文摘
气味不等线索本身引起支气管收缩会触发哮喘急性加重。尽管其临床意义,这种呼吸的神经基础概念,效果未知。
我们研究了这种效应在功能性磁共振成像(fMRI)的一项研究中涉及36健康志愿者。实验由一种体验阶段,志愿者经历呼吸困难而受到一种难闻的气体(“Histarinol”)。志愿者被告知Histarinol支气管收缩引起呼吸困难。这是与另一个有气味的气体,不会引起呼吸困难。引起的呼吸困难实际上是隐蔽的,电阻负载插入到呼吸系统。,期望阶段,Histarinol和控制气体都是紧随其后的是一个相同的,非常温和的负载。呼吸参数连续记录每次试验后强度和参与者认为呼吸困难。
呼吸困难评分明显高于在Histarinol与控制条件相比,在经验和期望阶段,尽管在预期阶段相同的物理抗性。脑岛fMRI信号匹配实际的负载,即。Histarinol和控制之间的显著差异在体验阶段,但在预期阶段没有区别。中脑导水管周围灰质显示明显高于fMRI信号在呼吸困难的期望。最后,Histarinol-related失活在期待阶段吻侧前扣带皮层反映类似的概念,影响疼痛的反应。
这些发现强调与呼吸困难相关的预期影响的神经基础,这对我们理解有重要影响呼吸道症状的感知。
文摘
一个神经呼吸困难概念效应被发现;呼吸困难的预期增加呼吸困难和呼吸中枢神经处理的努力被激活的中脑导水管周围灰质和吻侧前扣带皮层的失活http://bit.ly/3p2TsA6
介绍
上下文信息急剧形状的感知症状,因此所有疾病的关键。最近的知觉理论的症状解释interoception源于特定的内部感觉,如感觉疼痛或气道阻力,以及期望,常常造成经验(1- - - - - -3]。这贝叶斯框架可以解释安慰剂和概念的影响,改善症状和症状恶化,分别针对惰性治疗是由归因于预期方面的治疗。安慰剂效应的证据在疼痛领域建立了多次(4)和证据的概念,影响疼痛越来越多(5,6]。然而,发现安慰剂和呼吸系统的概念,影响稀缺7,8]。
在哮喘患者中,安慰剂治疗明显改善哮喘症状但并没有改变肺功能的生理参数(7,9,10]。在健康的志愿者,条件反射的研究表明,呼吸道症状可以受到消极的期望:呼吸道症状增加针对中性线索以前被吸入二氧化碳引起的呼吸道症状(如。(11,12])。因此,预期引起的呼吸道症状呼吸负荷增加外围防御反应通过调节(13- - - - - -15]。
红衣主教呼吸道症状在许多疾病是呼吸困难,通常定义为呼吸不适的主观经验16]。呼吸困难的感觉是感觉运动、认知和情感方面表示处理的大脑中引起的呼吸困难。健康的人类神经的相关调查研究呼吸困难通过诱导严重呼吸道不适使用电阻负载(17- - - - - -19)或屏息(20.和受限制的潮气量机械通气21,22]。这些研究已经确定了呼吸困难(即。诱导呼吸困难包括相关的情感和认知过程)与激活的脑岛(17,18,21- - - - - -26),扣带皮层(22- - - - - -26]和中脑导水管周围灰质(PAG) [19,20.,27]。此外,研究威胁的神经影响呼吸困难期待另外暗示的作用前脑岛、腹外侧PAG和前额叶皮层(PFC) (19,28,29日]。
由于呼吸困难是一个标志在广泛的疾病,症状恶化,呼吸困难由于疾病的期望可以扮演关键角色知觉,进展和治疗。例如,特定的触发(如。气味,污染物和过敏原)影响哮喘急性加重和症状(10,30.]。随后,期望发生哮喘发作或症状根据这些特定触发器可能导致实际发作或症状的感知的触发器10,11]。重要的是,如果预期呼吸困难不仅唤起自我呼吸困难和外围自主反应,而且呼吸困难处理相关的特定大脑反应,这将表明,报道呼吸困难恶化由于预期不仅仅是一个偏见的病人的报告,但这种偏见有神经基础处理相关呼吸困难的中枢神经系统。
因此,本研究旨在调查1)消极的预期是否会加重呼吸困难,2)如何影响与神经过程相关联。特别是,我们口头期望创建一个特定的恶臭气体(“Histarinol”)会导致支气管狭窄,呼吸困难,而控制恶臭气体不会。第一阶段,经验阶段,这种期望是增强通过添加温和的电阻负载(隐藏)的呼吸电路在Histarinol条件但不是在控制条件。在第二个阶段,预期阶段,一个非常温和的电阻负载添加Histarinol和控制条件,允许我们测试不同的呼吸困难和功能性磁共振成像(fMRI) Histarinol之间的信号和控制条件,身体都相同,但不同期望关于呼吸困难。
方法
主题
36名健康的志愿者完成研究后得到书面同意(22雌性;均值±sd25.95±3.29岁)。在血容量的一个志愿者评估脉冲扫描失败,先生,杜绝fMRI噪声校正(RETROICOR)。因此,功能磁共振成像分析的样本是由35志愿者(22雌性;均值±sd25.69±2.96岁)。实验前的那一天,所有的志愿者接受医疗检查的医生参与的资格。特别是,正常肺功能由肺活量测定法(平均±决定sd用力呼气量在1 s 111.05±12.90%预测)。志愿者也经常完成的一组特征调查问卷,评估焦虑状态-特质焦虑问卷》(库存),焦虑敏感性(焦虑敏感性指数)、抑郁(贝克抑郁量表),呼吸困难catastrophising(呼吸困难catastrophising规模),社会赞许性(社会赞许性量表)和一般人格特质(NEO-Five因素库存)。
研究伦理委员会批准的协议是室的医生(德国汉堡),是汉堡大学医学中心(德国汉堡)。
呼吸系统和呼吸系统的措施
呼吸系统
呼吸困难是引起呼吸通过吸气流电阻负载,引入一个先生呼吸系统兼容。呼吸参数(潮汐卷(VT)、呼吸频率、每分通气量(V′E),吸气时间(T我),呼气时间(TE)和end-tidal二氧化碳张力(PETCO2)连续记录使用修改后的攒600心肺运动试验设备(ZAN Messgerate Oberhulba,德国)。紧身面罩(7450系列;美国汉斯·鲁道夫,肖尼,KS)附加到参与者的脸的头饰,一个肘管连接通过面具,气味nebulised直接使用一个嗅觉测量器(图1)。
在面罩下,参与者戴着鼻插管持续样本PETCO2。弯管连接到呼吸描记器不断评估呼吸流。呼吸描记器耦合到一个y形nonrebreathing阀门(2630系列;汉斯·鲁道夫),两端的连接到一个十米级管(内径1.375∼3.5厘米))。结束的时候吸气管,三方手动开关阀(2110 c系列;汉斯·鲁道夫)是为了应用呼吸大量的各种大小。结束的时候呼气管,快门阀(ZAN Messgerate)连接,允许通过气道阻力的估算100 - ms遮挡在连续5到期(Rocc)。
嗅觉测量器包括一个定制的防风聚四氟乙烯管系统的4毫米与压缩空气管连接气体瓶6 kPa三个密封的玻璃瓶包含任何物质(空气),10毫升methylhexanoate 1-hexanol或10毫升。使用一个单向磁系统阀门、管来自每个玻璃瓶合并成一个十米级管连接弯头连接到面罩。演示软件(美国神经行为系统,奥尔巴尼,CA)被用来触发电子电感磁阀的开启和关闭,以这种方式nebulising要么没有气味,1-hexanol或methylhexanoate恒流。
呼吸困难评分
类似于以前的研究(27),我们修改Borg量表用于呼吸困难强度评级。我们安排所有规模点一圈,让志愿者选择特定规模点通过按钮按顺时针和逆时针方向从一个随机的点。连续规模与随机起点的主题来选择他们的呼吸困难保证电动机活动与评级相关活动和评级本身是不相关的(补充图S1)。
呼吸参数
所有呼吸参数不断评估在奥扫描。从连续二氧化碳张力和呼吸流量信号,的意思PETCO2和V′E推导了在每个负载和复苏阶段。的意思是Rocc估计的平均压力对100 -呼气遮挡女士连续5次在每个负载和复苏阶段。呼吸气流信号是一个参与者和不可靠的Rocc测量成功五参与者由于低呼气流量。
实验的程序
研究一天提供知情同意后,研究的参与者进行了详细说明,实验者穿着白色外套的信号其专业地位加强指令的可信度。指令是可用的补充材料。这些指令旨在引起负面预期效果(即。由经验(概念的影响)即。调节)和口头期望操作。预期被向参与者解释,他们将吸入两种不同的物质,每个都有一个特定的气味,哪一个会引起呼吸困难,被贴上“Histarinol”,和其他不会引发呼吸困难,被贴上“控制”。参与者被告知这两种物质都是1分钟的管理和他们的特殊气味很快就消退了。参与者被要求专注于自己的呼吸和呼吸的感觉在整个实验过程,并对呼吸困难时强度要求。呼吸困难是专门形容为增加的困难和努力吸气。参与者然后使熟悉的呼吸困难量表。此外,参与者被告知长呼吸电路本身会产生最小的呼吸困难,但它强调的目的是检查长期影响物质之外的呼吸电路。接下来,面罩、呼吸带和photoplethysmography传感器测量血流量脉冲,和参与者在磁共振扫描器放轻松。呼吸电路连接到面罩和呼吸值在实验开始前检查。
实验包括两个部分:一种体验阶段和一个期望的阶段。首先,体验阶段,志愿者学会(即。有经验),一个有气味的物质,Histarinol,导致呼吸困难增加,有气味的控制物质。志愿者们不知道,呼吸困难被应用诱导吸入呼吸负荷(0.81 kPa·L−1·年代−1)。第二,预期阶段,呼吸负荷(0.32 kPa·L−1·年代−1)相同Histarinol和控制条件。经验和期望每个阶段组成一个Histarinol和一个控制条件(订单抵消),每8个试验(图2)。在每个试验中,4 s视觉文本提示表示物质(Histarinol或控制)将被应用。然后,两种气味(1-hexanol或methylhexanoate,抵消)是nebulised 20年代,这气味是配合呼吸困难,另一个是成对的,没有呼吸困难。赋值的两个不同的气味Histarinol学科之间是随机的。50年代加载阶段开始10年代气味出现后,在此期间的吸气电阻负载0.81 kPa·L−1·年代−1强加在Histarinol试验,而无载施加在控制试验。加载阶段是紧随其后的是一个四十多岁复苏阶段。这种体验阶段允许志愿者学习特定的视觉之间的关系和/或有气味的线索和呼吸困难,并且可以被视为经验或调节的实验模拟,已被确定为一个关键组件的概念(安慰剂)的影响。重要的是,切换负载总是发生在呼气,因此在参与者的意识。
在每次加载和复苏阶段,参与者把呼吸困难强度圆形Borg范围从0(无明显呼吸困难)到10(最大可能的呼吸困难)(补充图S1)。每个会话后,感觉和情感呼吸困难的品质评估的多维呼吸困难。研究开始之前,提供一个锚点,一个负载3.5 kPa·L−1·年代−1提出了10年代和参与者被指示他们吸入高剂量的Histarinol,相当于8 - 9在Borg的呼吸困难强度规模。期望在随后的两个阶段,相同的视觉和气味信号指示Histarinol和控制试验都是紧随其后的是一个完全相同的吸气负载0.32 kPa·L−1·年代−1。在实验的最后,呼吸设备移除。参与者离开了扫描仪和盘问。
磁共振扫描
成像是执行3 t西门子MAGNETOM三扫描仪使用32路接收头线圈(德国西门子医疗、埃朗根)。呼吸参数和血容量连续脉冲测量(表达式;比起现场,盖恩斯维尔,佛罗里达州美国)、数字化(1401 - 3;剑桥大学电子设计、英国剑桥)和存储使用Spike2软件(剑桥大学电子设计)。演示软件(神经行为系统)被用于刺激表示和清洁能源1401模拟数字转换器(剑桥大学电子设计)用于响应日志记录。每四个扫描过程持续∼16分钟。
功能性磁共振成像
血氧等级相关(粗体)对比测量当地神经活动的一个索引。45轴向片(2毫米厚度,0.5毫米差距)获得通过使用梯度回波,echo-planar T2 *敏感序列(重复时间(TR)2700 ms,回波时间(TE)25 ms,翻转80°角,矩阵108×108、216×216毫米的视场,带宽1544赫兹·Px−1)。空间扭曲减少采用并行采集使用格拉巴酒(全面autocalibrating部分并行采集)的加速因子2和回波间隔为0.73 ms。
结构磁共振成像
t1加权结构扫描(议员的愤怒(magnetisation-prepared 180°射频脉冲和快速梯度回波);TR2300毫秒,TE2.98毫秒,翻转角度9°)收购。这种扫描用于空间正常化,登记功能图像和解剖大脑激活的叠加。
数据分析
呼吸困难和呼吸系统变量进行分析使用Statistica版本12(美国戴尔、奥斯汀、TX)和MATLAB版本R2018b(美国马MathWorks,纳蒂克)。
呼吸困难和呼吸系统变量
呼吸困难评级和呼吸强度变量(PETCO2,V′E和Rocc)在加载阶段与阶段提交重复测量方差分析(经验与期望)和条件(Histarinol与控制)作为受试变量。测试呼吸困难的成功经验,呼吸困难在加载期间呼吸强度(有经验的Histarinol)与卸载呼吸(经验丰富的控制)。为了测试预想的效果等于负载(中即。概念的影响),呼吸困难和呼吸强度变量在预期呼吸困难(预期Histarinol)与控制条件(预期控制)。经验的假设下呼吸困难概念,作用,呼吸困难在预期Histarinol将额定强度高于预期控制期间,尽管吸气负载是相同的。
脑功能成像
图像处理和统计分析的图像进行了使用MATLAB版本R2018b和统计参数映射包SPM12 (www.fil.ion.ucl.ac.uk spm)。
预处理
在第一步echo-planar成像(EPI)的图像四个交易日(经验:Histarinol,控制;预期:Histarinol,控制)是空间对齐到第一个图像使用刚体变换(内部平滑5毫米半宽度(应用),分离4毫米)。在第二个步骤中,注册图像平均,所有图片再次对齐平均扫描。重新使用第四个学位维b样条插值图像的原始体素的大小。考虑到长时间的事件,片时间校正不执行。t1加权图像是co-registered意味着EPI图像使用刚体变换。参数估计使用互信息成本函数(256×256强度联合直方图,7×7应用平滑)。co-registered T1图像被划分为组织类型和组织类型空间正常化MNI使用DARTEL(蒙特利尔神经学研究所的)空间。IXI555 (http://brain-development.org/ixi-dataset)模板注册MNI152 CAT12工具箱提供的(www.neuro.uni-jena.de的猫)使用。
Brainstem-specific预处理
运动校正SPM采用6自由度刚体变换模型假设整个视野不断移动。然而,考虑到高自由度的atlanto-occipital关节周围x设在(“点头”)这些假设可以违反了(即。脑干不同皮层)。尤其对脑干分析问题的总体参数估计运动参数是由大脑皮层鉴于其规模更大。然而,这可以通过偏压脑干的运动参数估计31日]。因此,我们使用一个单独的预处理使用圆柱形管道(半径25毫米,长度71毫米)感兴趣的区域(ROI),这限制了空间预处理脑干结构(补充图S2)。
单一学科功能磁共振成像分析
在本地空间单一学科功能磁共振成像分析;空间正常化和平滑组级别推理进行参数估计。的一般线性模型对每个分析以下事件被定义:提示、气味、负载和评级(发作持续时间,请参阅图2)。每一个箱式车回归量是与规范定义的血液动力学的响应函数卷积SPM。此外,我们为每个会话讨厌解释变量:定义一个街区回归量,6调整运动参数,PETCO2回归量和18生理参数估计通过回顾性图像校正RETROICOR使用3 r4c1x方案(32)包含三个心脏,四个呼吸正弦和余弦谐波,和一个交互项(补充图S2噪声模型的影响)。360年代高通滤波器被设定。
使用最小二乘方法进行参数估计。参数测试单一学科层面上使用适当的线性对比。这些对比图像空间正常使用正常化参数估计基于个人t1随后扫描和高斯平滑用6毫米的半最大值宽度内核。在脑干占更小的结构,一个更小的平滑内核脑干被选2毫米的半最大值宽度的数据(19]。
Histarinol线性对比测试的区别和控制在经验和期望阶段(简单主效应),分别在两个阶段(总体主要作用)和他们的区别(阶段(经验/期望)×条件(Histarinol /控制)交互)。类似于以前的研究概念,影响在疼痛6),我们我们的分析集中在加载阶段的实验中,还进行了探索性的其他部分期间影响时尚。
组分析
在集团层面,一般线性模型估计与参与者随机因素。对比的利益被定义在单一学科层面,一个单样本t检验进行组级别。与呼吸困难评分占个人关系,适当对比呼吸困难评级被添加作为协变量。
脑岛地区始终伴随着呼吸困难(17,18,21- - - - - -26),因此被定义为一个ROI。我们采用一个解剖脑岛的面具双边insulae(一个包含所有体素在双边insulae ROI)从三个自动化解剖标签模板(www.gin.cnrs.fr / en /工具/光芒四射)。此外,中脑导水管周围灰质在动物(呼吸控制中扮演着重要角色即。猫/鼠)[33,34和人类的19,27]。因此,在脑干优化数据集,我们定义了PAG ROI,使用一个解剖PAG面具中定义的一项研究[19]。
修正多个roi内比较了使用小体积校正(SVC)基于高斯随机场理论在SPM中实现。结果这些假定值纠正报告为“p(纠正SVC)”。此外,我们还对整个投资回报率的平均值估计影响测试效果是否在整个结构表示使用MarsBar (http://marsbar.sourceforge.net)。整个大脑分析,假定值修正为多个比较使用family-wise错误率和permutation-based(10 000排列)阈值实现免费集群增强TFCE工具箱(www.neuro.uni-jena.de)。这些假定值纠正结果报告为“TFCE”和“假定值修正”。统计学意义的阈值设置为0.05。
结果
呼吸困难评分和生理变量
呼吸困难的条件(Histarinol强度表现出显著的影响与控制)(F(35)= 19.31,p < 0.001,ŋp2= 0.36):呼吸困难被评为强度明显高于Histarinol试验期间与控制试验相比图3一)。这是真正的经验和期望的阶段。呼吸困难是成功地诱导在体验阶段,如图所示,在经历了Histarinol呼吸困难强度高于经验控制(F(35)= 17.09,p = 0.0002;意味着Δ= 1.04,平均经验控制1.32 (95% CI 0.86 - -1.78),平均经历Histarinol 2.36 (95% CI 1.77 - -2.94))。此外,呼吸困难概念,作用是观察到:在预期阶段,期间在预期Histarinol呼吸困难被评为强度高于预期的控制(F(35)= 13.04,p = 0.0009;意味着Δ= 0.75,平均预期控制1.35 (95% CI 0.83 - -1.86),平均预期Histarinol 2.10 (95% CI 1.52 - -2.68))。呼吸困难的阶段×条件交互强度不显著(F(35)= 1.67,p = 0.21)。
重要的是,这些影响不能用呼吸的差异来解释变量。没有显著的影响条件和重要阶段×条件相互作用观察PETCO2(F(35)= 0.68,p = 0.42;F(35)= 0.05,p = 0.82) (图3 b),Rocc(F(30)= 0.009,p = 0.92;F(30)= 0.066,p = 0.80) (图3 c),V′E(F(34)= 0.60,p = 0.44;F(34)= 0.57,p = 0.46) (图3 d)。
脑功能成像
体验阶段
在首先分析我们研究是否fMRI信号差异相关经验Histarinol期间呼吸困难而控制可以观察到在体验阶段。我们的数据显示,一个重要的信号差异在左脑岛(峰值x,y,z39:−2−12毫米,Z= 4.5,p = 3.4×10−6p(纠正SVC)= 0.004)(图4)。
Time-courses脑岛显示增加信号的加载期间呼吸在体验阶段(图4 c黄色的时期)。类似的模式中观察到对侧的脑岛,但没有达到我们的水平校正后的意义多个比较(峰值x,y,z−2毫米:38岁,14日,Z= 3.32,p = 4.5×10−4p(纠正SVC)= 0.21)。除了纠正个人激活在双边脑岛,我们调查是否脑岛作为一个整体显示了一个类似的信号模式。信号平均在两国脑岛再次显示显著的影响(t(33)= 2.27,p = 0.015)的经验阶段,显示明显高于fMRI信号在呼吸困难的经验比控制条件。
期望相
在第二步,我们比较了呼吸困难(Histarinol)条件期望的控制条件阶段,呼吸阻力的条件是相同的。分析关注脑岛并没有发现显著差异在呼吸困难的期望(Histarinol)来控制。然而,整个大脑分析纠正为多个比较使用非参数TFCE显示显著激活PFC(峰值x,y,z36:−17日,47毫米,TFCE = 2347, p = 0.007修正)(图5;整个大脑面板,看看补充图S3)。在这里我们观察到一个强大的区别呼吸困难(Histarinol)和控制条件,以减少Histarinol fMRI信号的条件和增加控制条件。
类似的激活模式中观察到吻侧前扣带皮层(rACC) (rACC和腹内侧PFC本文交替使用)(峰值x,y,z62年:−6日,2毫米,TFCE = 2026, p = 0.014纠正;峰x,y,z:50−6−12毫米;TFCE = 1982, p = 0.016),纠正后扣带皮层(PCC)(峰值x,y,z:9−−56个,36毫米,TFCE = 2086, p = 0.013修正)(图6;整个大脑面板,看看补充图S3)。
因为单独分析实验的经验和期望阶段不允许声明关于特异性影响的阶段,我们另外测试阶段×条件交互作用,可用补充材料。
脑干
最后,我们研究了大胆的反应在脑干优化数据集,尤其关注PAG [19,20.,27]。这种分析揭示了主要影响Histarinol的经验和期望相尾dorsomedial PAG(峰值x,y,z:2−36−14毫米,Z= 3.7,p = 9.3×10−5p(纠正SVC)= 0.027)(图8;一个不戴面具的激活在p < 0.001,看地图补充图S7)。此外,一个简单的主要作用在预期阶段信号预期较高的呼吸困难(Histarinol)条件在背外侧PAG(峰值x,y,z38岁的:3−−−12毫米,Z= 3.9,p = 5.6×10−5p(纠正SVC)= 0.016)。背内侧PAG中描述的时间进程图8 c也表明更强的激活在线索阶段Histarinol比控制条件。然而,这种效应不显著(峰值x,y,z38岁的:2−−11毫米,Z= 3.4,p = 2.9×10−4p(纠正SVC)= 0.07)。除了纠正个人PAG内激活,我们调查是否整个PAG显示了一个类似的信号模式。PAG的所有体素的信号平均显示没有显著影响总体主要作用在两个阶段(t(33)= 1.13,p = 0.13)或简单的主要作用在预期阶段(t(33)= 1.5,p = 0.07),这表明焦效应限制到尾PAG的一部分(图8)。
分析关于fMRI信号差异提示或气味的一部分,每个试验显示无显著差异。
讨论
我们的数据清楚地表明,仅仅期望呼吸困难引发的气味可以导致呼吸困难。这种主观差异观察在缺乏生理变量包括通风和气道阻力的变化。呼吸困难的条件(Histarinol)脑岛显示增加fMRI信号,反映实际物理刺激属性(即。电阻负载)。相比之下,大胆的反应PAG显示显著dyspnoea-related信号预期阶段。另外,我们观察到一个dyspnoea-related失活在背内侧PFC, rACC和PCC在预期阶段。PCC的信号差异与个体评级差异在此期望的阶段。
使用一个脑干优化预处理过程(31日),我们的数据显示增加fMRI信号在Histarinol条件与控制条件的尾PAG在预期阶段。类似的反应是观察在体验阶段。这种模式相似感觉呼吸困难,这显示了Histarinol条件同样高评级的经验和期望阶段(图3和8)。使用一个小的平滑内核的2毫米,我们可以本土化PAG激活尾背外侧导水管周围灰质和dorsomedial PAG的一部分。背外侧的激活与啮齿动物的研究表明PAG在协议背外侧PAG的角色在呼吸和增加呼吸道的积极努力33,34]。以前,功能磁共振成像研究主要观察和大胆的信号特征的变化尾侧和腹外侧19,20.]或喙的PAG [27]。在条件呼吸威胁研究[19),加载过程中失活吸入侧PAG观察。这失活是距我们的吻侧(z=−8毫米),也从同一组复制先前的调查结果显示类似的失活的屏息的横向PAG [20.]。在预期的负载,作者观察腹外侧PAG的激活z=−13毫米。但是,没有激活不同的背外侧或dorsomedial PAG观察的一部分。
我们还观察到一个dyspnoea-related rACC失活,一再被牵连的期望关于疼痛的影响。最初,这个结构是完全与安慰剂镇痛效应(31日,35,36),显示增加fMRI信号在rACC积极治疗期望,即。安慰剂条件。在安慰剂镇痛研究组件(一个显式的值即。便宜和昂贵的安慰剂),激活在rACC安慰剂条件呈正相关,治疗价值(36]。然而,最近这种结构还涉嫌消极治疗价值的背景下疼痛,即。概念,痛觉过敏(6),在一项研究中,组件(包含一个明确的治疗价值即。便宜和昂贵的治疗)和显示rACC显示减少在激活的概念,条件和减少与概念,影响的大小。综上所述,对安慰剂痛觉减退rACC显示激活,而对于概念,痛觉过敏rACC显示了失活。以前,内侧PFC的一部分地区如rACC /腹内侧PFC已被证明为各种编码(经济)价值对象,包括小项目,钱和食物37,38]。将这些观察与安慰剂和概念,研究导致腹内侧PFC的这一部分的概念也编码治疗价值(6]。从目前的研究支持这一观点的数据,通过展示一个减少fMRI信号在期望呼吸困难条件下加载间隔期间,与负相关(厌恶)值作为在前面的经验获得的实验的一部分。我们的结果因此延长治疗疼痛域值结果(6)呼吸领域。这一解释是进一步支持背内侧PFC的失活,也与主观价值(39),在呼吸概念条件。
期望的阶段,我们观察到一个评级差异之间的相关性为控制和Histarinol fMRI信号PCC的变化。早期的正电子发射断层扫描(PET)研究吸气和呼气中使用电阻加载显示大脑活动之间的正相关关系在PCC和强度/不愉快诱导呼吸困难的17]。这似乎是与我们的数据显示这种期望相关联。然而,在这个宠物研究,在PCC激活是专门与主观呼吸困难有关,而与呼吸无关的运动反应,因此物理诱导呼吸困难。这可以解释为什么这种相关性也可以观察到在我们预期的阶段。然而,我们目前不能解释为什么我们没有观察到这种相关性在体验阶段。这可能是相关的实质性差异研究(如。功能磁共振成像与宠物和负载强度)。
总之,呼吸困难的期望明确表示通过视觉和/或气味信号的强度可以提高症状,在自我报告(10,30.)和神经激活(19]。哮喘尤其是,气味是至关重要的触发哮喘急性加重,因此仅仅期待哮喘恶化基于感知气味可能引发哮喘症状或加重(10,30.]。这些期望可以来自无意识过程导致自动响应,如同在经典条件作用产生的重复的哮喘诱因和症状之间的联系,如气味的配对和呼吸困难在当前范例,或从有意识的过程,如有意识的学习在经典条件作用或口头指令在当前的研究中。此外,expectancy-driven神经激活与呼吸困难和呼吸努力应对气味可能加强odour-symptom协会,以这种方式提高哮喘症状的感知。此外,哮喘症状的预期基于气味信号不仅可以增加呼吸困难的认知和神经激活,但是,相反,认知和神经激活反应呼吸困难的气味可以提高哮喘症状的预期,导致一个恶性循环加强呼吸困难和呼吸困难的预期2]。此外,如果学会了协会之间的气味和哮喘症状归纳相关的触发器,这可能进一步增强哮喘症状。同样,哮喘症状可能不仅增加经典条件作用,而且工具性学习可能扮演一个角色;当出现哮喘症状哮喘触发,应对行为发起,将缓解症状。这缓解症状产生的应对行为在回应预想症状可能进一步加强之间的关联特定的哮喘诱因,症状,应对反应和缓解症状,加强呼吸困难的期望和感知的恶性循环。
最后,预测编码模型认为,预期可能主导观念尤其是当感觉模糊,这可能会导致一个夸张的感觉呼吸困难和呼吸困难的观念之间通信和客观的呼吸困难的感觉2]。这些dyspnoea-enhancing过程,需要进一步调查,尤其重要,因为在呼吸道疾病,出现呼吸困难显示人的死亡率比实际肺功能(40]。此外,由于呼吸困难不仅是呼吸道疾病的重要症状,而且在心血管疾病、焦虑症,一般手术后的状态和疾病16),语境因素的设置发生呼吸困难,和期望与这些有关,可能产生广泛影响感知各种疾病的症状。
尽管本研究产生的重要的新见解,一些限制需要承认。首先,本研究中使用的呼吸负荷是温和的,因此需要一些谨慎当总结目前发现的意义概念,严重的呼吸困难症状的影响。其次,未来的研究应该调查的重要性概念,呼吸困难的病人组与调整实验设计,从患者和健康志愿者相比,可能显示改变呼吸的感觉和内感受器的敏感性的准确性,和已经成熟的和潜在的普遍,协会之间特定的触发和呼吸困难2]。第三,在这项研究仅限于概念影响吸气电阻负载引起的呼吸困难,针对呼吸努力。额外的未来的研究角度包括研究神经呼吸困难维度除了呼吸努力期望的影响,如空气饥饿和胸闷,以及触发其他气味。第四,这将是有趣的直接调查的角色体验(即。使用时间×条件交互学习)。然而,在我们的案例中这种分析可能是困惑的事实Histarinol所运行的控制和顺序进行。未来的研究可以交错Histarinol和控制试验中的经验和期望阶段,这将允许一个unconfounded条件×时间交互分析。此外,未来的研究可以研究概括的神经关联,高阶的调节和工具性学习呼吸困难调查患者的呼吸困难感知过程中的作用。最后,目前的研究结果表明,研究设计类似于当前的设计可以用来探索dyspnoea-related安慰剂效应的神经机制。
总之,这项研究表明仅仅期望可以提高有经验的强度和呼吸困难或呼吸系统的神经处理工作。这样,预期可能创建、维护和加强呼吸困难和呼吸困难触发器之间的关联,经验和神经,严重影响感知、进展和治疗呼吸道症状。我们的发现有助于理解期望相关活动在健康志愿者的实验呼吸困难。适当的转化研究现在需要放到这些发现在患者群体。
补充材料
可共享的PDF
确认
我们要感谢部门的放射线技师和物理团队系统神经科学(德国汉堡,汉堡大学医学中心)帮忙扫描。我们也要感谢奥利维亚哈里森(nee Faull)(达尼丁奥塔哥大学、新西兰)提供解剖PAG的剪切蒙版中。
脚注
可以从本文的补充材料www.qdcxjkg.com
利益冲突:大肠Vlemincx报告赠款从欧洲研究委员会(erc - 2010 adg_20100407),在进行这项研究的。
利益冲突:c·斯派格报告赠款从欧洲研究委员会(erc - 2010 adg_20100407),在进行这项研究的。
利益冲突:c . Buchel报告赠款从欧洲研究委员会(erc - 2010 adg_20100407),在进行这项研究的。
支持支持声明:c . Buchel德国研究基金会(脱硫;SFB 289项目A02)。e . Vlemincx c Buchel和c·斯派格支持的欧洲研究委员会(erc - 2010 adg_20100407)。资金信息,本文已沉积的Crossref资助者注册表。
- 收到了2019年1月18日。
- 接受2021年1月31日。
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