针刺穴位BOLD-fMRI脑激活区相应神经递质变化的磁共振波谱分析

BOLD-fMRI is applied to investigate the brain effects of acupuncture successfully recently. However, the activation and deactivation of fMRI in the brain are not yet elucidated in the basis of neurotransmitter. Non-invasive in vivo detection of cortical neurotransmitter concentrations and their changes in the presence of acupuncture may help to better understand the biochemical principles of BOLD-fMRI. Our previous studies showed the manual acupuncture with deqi induced the silent deactivation and strong modulation effects in the limbic-paralimbic-neocortical network; on the other hand, the electroacupuncture with deqi elicited deactivation in the limbic-prefrontal network. Furthermore, the acupuncture with sharp pain activated the limbic-paralimbic-neocortical network. In the present study, acupuncture related changes of the excitatory neurotransmitter glutamate (Glu) and the inhibitory gamma-aminobutyric acid (GABA) will be investigated in the activation and deactivation regions of BOLD-fMRI in healthy volunteers on 3 T MRI with the functional proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS). The MEGA-PRESS sequence will be conducted in the resting state, acupuncture and electroacupuncture respectively. LCModel will be applied for analysizing the dynamic metabolite changes. The Glu and GABA concentrations will be compared to the reference non-stimulus condition. The neuromechanism underlying the BOLD signal responses (activation and deactivation ) by acupuncture will be elucidated through the neurotransmitter study. It will facilitate the application of BOLD-fMRI in the neuromechanism research of acupuncture analgesia.

血氧水平依赖脑功能磁共振成像（BOLD-fMRI）研究针刺脑效应已取得了较多的证据，将可能为针刺机制研究提供新的途径。但是，针刺诱导产生的fMRI脑正、负激活效应的神经生理学机制是什么？是否产生了神经递质的变化？特别是针刺后痛觉相关脑区的递质是否变化？是目前必需明确的问题。我们研究表明，手针调制边缘叶-旁边缘叶-新皮层网络、电针作用于边缘叶-前额叶网络，在疼痛时被激活，得气时为负激活。本研究在3T MRI上，采用脑磁共振波谱（1 H MRS）MEGA-PRESS扫描，以及LCModel定量软件，分别检测合谷穴在手针、电针前后的激活脑区：额叶前内侧部/前扣带回，前岛叶，海马/杏仁核，顶叶内后侧部/后扣带回代谢物含量，重点观察兴奋性神经递质谷氨酸/谷氨酰胺，抑制性神经递质γ-氨基丁酸的浓度变化，分析正负激活区内两种脑神经递质变化规律，从递质水平探索针刺BOLD-fMRI信号的神经生物学基础。

背景：既往功能核磁共振成像研究中发现，在针刺刺激时或之后内侧前额叶皮质显示明显的负激活信号，但其潜在的神经递质机制未知。有越来越多的证据表明，BOLD负激活最可能的机制与含有关联脑神经元及GABA能抑制中间神经元混合体的神经网络明显有关。这些混合体提供了一个平衡的激活和抑制网络，BOLD反应对此平衡的变化很敏感。在我们的研究中，采用磁共振波谱序列的MEGA-PRESS进行针刺刺激前和后的γ-氨基丁酸和谷氨酰胺浓度测定，LCmode计算出。此外，在针刺时测定BOLD的反应，结果将探索正常受试者在针刺时的BOLD反应的神经递质基础。 .方法：本研究共录入93名健康受试者，8名抑郁症患者。87名健康受试者完成第一次fMRI扫描（BOLD，MRS），78名健康受试者完成了对照实验；8名抑郁症患者完成第一次fMRI扫描，5名抑郁症患者完成了对照实验。.结果及结论：通过初步分析手针刺激后BOLD信号与GABA/Glu浓度的改变，结果表明：手针引起的BOLD负激活信号与GABA浓度降低有相关性，推测针刺诱导的负激活效应可能导致GABA神经元的活动，有助于我们从神经递质角度阐明针刺镇痛和针刺治疗焦虑、抑郁的神经化学基础；针刺与表皮刺激不同，在脑功能影像上体现了针刺穴位的特异性；进一步将正常人的研究结果应用到临床针刺止痛的机制研究中，揭示其神经化学基础。