Conectividad funcional en estado de reposo modulada por NX4 entre la amígdala y la corteza prefrontal en un ensayo cruzado controlado con placebo

Tara Chand,1,2 Sarah Alizadeh,1,2 Meng Li,2 Yan Fan,3 Hamidreza Jamalabadi,1,4 Lena Danyeli,2
Melanni Nanni-Zepeda,1,2 Luisa Herrmann,1,2 Johan Van der Meer,5 Johannes C. Vester,6 Myron
Schultz,7 Britta Naschold,7 and Martin Walter1,2

El cerebro en estado de reposo como organización funcional básica.

El cerebro en estado de reposo puede entenderse como la organización funcional básica del cerebro. Sin embargo, el estrés tiene un impacto en el cerebro en reposo al cambiar la llamada conectividad funcional en estado de reposo (rsFC) en las regiones asociadas con la regulación de las emociones, concretamente entre la amígdala y las regiones corticales (1-3).

EL (conectividad funcional en estado de reposo) RSFC DE LA AMÍGDALA SE VE AFECTADO POR CONDICIONES DE ESTRÉS.

La amígdala está involucrada en el procesamiento emocional y motivacional. Desempeña un rol clave en la detección de amenazas y respuesta al miedo, así como en la respuesta al estrés. Media el aumento inicial de vigilancia ante posibles estresores o amenazas. Varios trastornos psiquiátricos relacionados con el estrés muestran funciones aberrantes de la amígdala. A través de proyecciones, la amígdala orquesta respuestas al estrés en todo el organismo. La resonancia magnética funcional es una herramienta prometedora para estudiar los efectos del estrés en el cerebro. Se ha demostrado que la conectividad funcional de la amígdala se altera durante y después del estrés agudo Incluso sin estrés agudo, pacientes con trastornos relacionados al estrés muestran alterada la conectividad funcional en reposo de la amígdala (2-21).

NEUREXAN HA DEMOSTRADO EFECTOS SOBRE LA RESPUESTA AL ESTRÉS

El estrés prolongado tiene un impacto significativo en la salud, provocando síntomas como ansiedad y depresión. Los medicamentos comunes para tratar estos síntomas pueden tener efectos adversos a largo plazo (22-24).

Neurexan® (Nx4), un fármaco a base de plantas ha demostrado aliviar el estrés sin efectos adversos. Nx4 modula la respuesta fisiológica al estrés agudo y reduce la activación de la amígdala ante estímulos negativos (25-27).

Este estudio analizó los efectos de Nx4 sobre la conectividad funcional en reposo (rsFC) de la amígdala antes de la inducción de estrés. Se hipotetizó que Nx4 conduce a cambios en la rsFC de la amígdala central medial izquierda (CeMA) en comparación al placebo, en términos de una reducción de la densidad de conectividad funcional global (gFCD) de la amígdala y una modificación de la rsFC centrada en la amígdala.

DISEÑO DE PRUEBA:

Los datos de resonancia magnética funcional en estado de reposo (rsfMRI) analizados provienen del ensayo NEURIM (ClinicalTrials.gov: NCT02602275) previamente publicado. Fue un ensayo aleatorizado, controlado con placebo, doble ciego en hombres sanos con estrés leve a moderado (27).

Los participantes recibieron una dosis de Nx4 o placebo, con un período de lavado de 7-35 días antes de recibir el tratamiento alternativo. Se realizaron sesiones de EEG, EEG/fMRI y pruebas psicológicas. La justificación de los puntos temporales se basó en el estudio de Dimpfel (2019) en humanos. Las mediciones de rsfMRI se realizaron a la misma hora del día (28).

Este análisis examina los datos de rsfMRI obtenidos antes de la dosificación (RS0) y 40-60 minutos después (RS1), antes la inducción de estrés Figura1.

Figura 1

El estudio evaluó los efectos del medicamento Neurexan (Nx4) en la conectividad funcional en reposo (rsFC) del cerebro, sin inducir estrés previamente.
Se utilizó resonancia magnética funcional en estado de reposo (rsfMRI) para medir la rsFC. Se realizaron escaneos rsfMRI en dos momentos:
• RS0: escaneo basal antes de la dosificación, el día 1 y el día 2 del estudio.
• RS1: escaneo aproximadamente 1 hora después de la dosificación con Nx4 o placebo, el día 1 y el día 2 del estudio.

Fue un ensayo cruzado, por lo que cada participante recibió Nx4 el día 1 y placebo el día 2, o viceversa. En total se hicieron 4 escaneos rsfMRI por participante: RS0 y RS1 en el día 1, y RS0 y RS1 en el día 2. Los escaneos RS0 y RS1 se realizaron sin inducir estrés entre medio. Esto permitió evaluar los efectos de Nx4 en la rsFC basal, sin influencia del estrés. Los datos de rsFC obtenidos en RS0 y RS1 se utilizaron para analizar los criterios de valoración principales 2 y 3 del estudio.

Criterios de valoración principales del ensayo NEURIM descrito en esta publicación

El criterio 1 (activación reducida de la amígdala izquierda ante estímulos negativos) fue publicado previamente (27).
Los criterios 2 y 3, que se reportan actualmente, evalúan la conectividad funcional (FC) en reposo antes de la inducción de estrés.
El criterio 2 evaluó el efecto de Nx4 sobre la FC en reposo de la amígdala izquierda mediante la densidad de conectividad funcional global (gFCD).
El criterio 3 lo evaluó mediante un enfoque basado en semillas.
Criterio 2: Interacción tiempo x fármaco impulsada por mayores reducciones de gFCD de la amígdala con Nx4 vs placebo.
Criterio 3: Interacción tiempo x fármaco impulsada por mayores cambios en conectividad semilla-amígdala con Nx4 vs placebo.

RESONANCIA MAGNÉTICA FUNCIONAL

Se utilizó un escáner Philips 3T para la adquisición de datos de resonancia magnética funcional.

PREPROCESAMIENTO DE RESONANCIA MAGNÉTICA FUNCIONAL

Los datos de fMRI se preprocesaron utilizando software estándar como MATLAB (The Mathworks), SPM (Wellcome Department of Imaging Neuroscience) y CONN (Whitfield-Gabrieli y Nieto-Castanon, 2012). Se realizó corrección por movimiento, segmentación de materia gris/blanca normalización espacial al espacio MNI y reducción de ruido fisiológico mediante CompCor y filtrado de frecuencias. Se calculó la intensidad media y desviación estándar para detectar y eliminar volúmenes con movimiento excesivo. Se excluyeron participantes con más del 30% de volúmenes defectuosos o movimiento de cabeza >3 mm. Finalmente, se re-muestrearon las imágenes a una resolución estándar de 3x3x3 mm (10,29).

GFCD COMO ANÁLISIS BÁSICO PARA IDENTIFICAR CENTROS FUNCIONALES ALTAMENTE CONECTADOS

El análisis de gFCD permite identificar áreas del cerebro que están muy conectadas funcionalmente en estado de reposo Básicamente, se analiza la conectividad funcional entre cada par de vóxeles (pixeles 3D) en la materia gris cerebral (de la misma manera que una imagen 2D está formada por píxeles, un volumen 3D está formado por voxels); Se calcula una medida de correlación entre la actividad de cada par de vóxeles. Si dos vóxeles tienen una correlación alta, significa que sus señales neurales fluctúan de manera sincronizada y por lo tanto están funcionalmente conectados. Se aplica un umbral a la correlación, de modo que solo se consideran conexiones lo suficientemente fuertes. Luego, para cada vóxel, se cuenta el número de conexiones fuertes que tiene con otros vóxeles en la materia gris. Esto da una medida de su grado de conectividad funcional. Los vóxeles con mayor número de conexiones fuertes se consideran “centros” o “hubs” funcionales altamente conectados. Así, el mapa de gFCD resalta las regiones cerebrales que muestran mayor conectividad funcional con el resto del cerebro en reposo (30).

NÚMERO DE PARTICIPANTES, CARACTERÍSTICAS INICIALES Y SEGURIDAD.

Este estudio evaluó la seguridad de una dosis única de 3 tabletas del medicamento Nx4 en 39 participantes sanos mediante resonancia magnética funcional (fMRI). Inicialmente se reclutaron 40 participantes, pero uno fue retirado antes del tratamiento. Los 39 restantes fueron asignados aleatoriamente a dos grupos: primero placebo o primero Nx4. Se excluyeron datos de 4 participantes por corrupción o artefactos de movimiento. Ninguno de los 35 participantes analizados sufrió eventos adversos tras una dosis de Nx4 o placebo en el periodo de observación (Committee for Proprietary Medicinal Products, 1997). Por lo tanto, este estudio piloto no mostró problemas de seguridad de Nx4 en una muestra pequeña medidas por fMRI () figura 2.

Figura 2

Se analizaron en total 35 participantes, divididos en dos grupos: 18 participantes en la secuencia “primero Nx4”. 17 participantes en la secuencia “primero placebo”. Por lo tanto, para los criterios de valoración 2 y 3 se analizaron 35 participantes en total, provenientes de las dos secuencias del ensayo cruzado, que recibieron tanto placebo como Nx4.

NX4 REDUJO SIGNIFICATIVAMENTE LA GFCD (DENSIDAD DE CONECTIVIDAD FUNCIONAL GLOBAL) DE LA CORTEZA PREFRONTAL MEDIAL

Se realizó un análisis estadístico para evaluar el efecto del medicamento Nx4, comparado con placebo, en la conectividad funcional (gFCD) de la región cerebral corteza prefrontal medial (mPFC). Se utilizó una prueba ANOVA de medidas repetidas en 35 participantes, midiendo la conectividad antes y después de tomar Nx4 o placebo.

Se encontró que la conectividad de la mPFC se redujo después de tomar Nx4, pero aumentó después de tomar placebo. Pruebas adicionales mostraron que esta reducción con Nx4 y este aumento con placebo fueron estadísticamente significativos. El análisis reveló que una dosis de Nx4 reduce significativamente la conectividad de la corteza prefrontal medial, en comparación con el efecto del placebo figura 3.

Figura 3

(A) El análisis de FCD de todo el cerebro mostró una interacción significativa entre el fármaco y el tiempo para FCD en el mPFC. Los resultados se informaron con una p < 0,005. (B) Fuerza de FCD en mPFC al inicio (RS0) y 1 h después de la dosis (RS1) bajo Nx4 o placebo. Los datos se dan como media con error estándar de la media. Las diferencias significativas se indican como ** p < 0,01 y * p < 0,05.

CRITERIO DE VALORACIÓN PRINCIPAL 3: NX4 MODULÓ SIGNIFICATIVAMENTE EL RSFC BASADO EN SEMILLAS ENTRE EL CEMA IZQUIERDO Y EL PFC

Utilizando datos iniciales en reposo (RS0), se analizó la conectividad funcional (FC) del CeMA (amígdala centromedial izquierda). El CeMA izquierdo mostró rsFC positivo significativo con la corteza cingulada media, amígdala, ínsula, tálamo, putamen, pálido y tronco encefálico, y rsFC negativo con el precúneo, la circunvolución frontal media y la circunvolución occipital (Figura 4) izquierdo con todo el cerebro. El CeMA izquierdo mostró conectividad positiva con regiones límbicas y negativa con regiones corticales. Luego se investigó el efecto de Nx4 versus placebo en la FC del CeMA izquierdo (región de interés pre-especificada). Se encontraron efectos significativos en dos regiones corticales: corteza prefrontal dorsolateral (dlPFC) y medial (mPFC). La FC negativa entre CeMA izquierdo y estas regiones corticales se hizo más fuerte (más negativa) después de tomar Nx4 comparado con placebo. Nx4 aumentó el acoplamiento funcional entre la amígdala y la corteza prefrontal, regiones importantes en la regulación emocional (31-32).

Figura 4

Esta figura muestra el mapa de conectividad funcional entre el núcleo central de la amígdala izquierda (CeMA izquierdo) y el resto del cerebro.Fue generado a partir de datos de resonancia magnética funcional en estado de reposo, antes de la administración de cualquier tratamiento (RS0 en el día 1). Indica las regiones cerebrales que muestran conectividad funcional significativa (correlación en la actividad de la señal BOLD) con el CeMA izquierdo en condiciones basales. Las regiones en rojo indican conectividad positiva (activación sincronizada) con CeMA izquierdo. Incluyen áreas límbicas como la amígdala derecha, hipocampo, thalamus, striatum. Las regiones en azul indican conectividad negativa (activación asincrónica) con CeMA izquierdo. Incluyen áreas corticales prefrontales. Todos los resultados se informan con significación estadística corregida para comparaciones múltiples (FDR). La figura refleja la red funcional del CeMA izquierdo en concordancia con estudios previos.

Se estudió el efecto del medicamento Nx4, comparado con placebo, en la conectividad funcional entre la amígdala izquierda (CeMA izquierdo) y otras regiones cerebrales. Se midió la conectividad antes y después de tomar Nx4 o placebo. Se encontró que Nx4 modificó significativamente la conectividad de la amígdala izquierda con dos regiones de la corteza prefrontal: lateral (dlPFC) y medial (mPFC). Es decir, Nx4 alteró la manera en que la amígdala izquierda se conecta y coordina con áreas frontales importantes para la regulación emocional. Este resultado fue estadísticamente significativo y sugiere un efecto de Nx4 sobre la red emocional del cerebro Figura 5.

Figura 5

los principales hallazgos sobre la conectividad funcional entre la amígdala izquierda (CeMA izquierdo) y la corteza prefrontal (PFC) tras la administración del fármaco Nx4 comparado con placebo: Se encontró conectividad funcional negativa (activación inversa) entre el CeMA izquierdo y dos regiones de la PFC: la corteza dorsolateral (dlPFC) y medial (mPFC). Tras la dosis de Nx4, estas conectividades negativas se hicieron significativamente más fuertes (más negativas) en comparación al placebo. Pruebas estadísticas adicionales confirmaron diferencias significativas entre Nx4 y placebo en la conectividad CeMA-mPFC y CeMA-dlPFC después de la dosis. Por lo tanto, Nx4 aumentó el acoplamiento funcional entre la amígdala izquierda y la PFC. Específicamente, la conectividad CeMA-PFC se volvió más negativa de la medición inicial a la posterior a la dosis de Nx4, pero se debilitó en el caso del placebo. Un análisis riguroso mostró que Nx4 refuerza la conectividad entre regiones cerebrales clave en la regulación emocional, lo que puede estar relacionado a su mecanismo de acción antiestrés Figura 6.

Figura 6

Fuerza de rsFC entre CeMA izquierdo y (A) mPFC y (B) dlPFC al inicio (RS0) y 1 h después de la dosis (RS1) bajo Nx4 o placebo. Los datos se dan como media con error estándar de la media. Las diferencias significativas se indican como *** p < 0,001, ** p < 0,01 y * p < 0,05; ns, no significativo.

Nx4 mostró un efecto sobre rsFC dentro de la hora posterior a la dosis

El efecto de Nx4 versus placebo sobre rsFC se observó durante la sesión de rsfMRI realizada de 40 a 60 minutos después de una dosis oral única de Nx4. Dentro de 1 h después de la dosis, Nx4 condujo a una fuerza de gFCD significativamente reducida de la mPFC, así como a un acoplamiento negativo significativamente fortalecido de CeMA izquierdo y dlPFC, así como de mPFC.

Conclusión:

De acuerdo con estos hallazgos y considerando la relación ampliamente reconocida entre la regulación de las emociones y el efecto modulador de arriba hacia abajo de dlPFC y mPFC en la amígdala, el rsFC negativo mejorado de amígdala-PFC bajo Nx4 en este estudio sugiere que Nx4 fortalece el acoplamiento funcional entre la amígdala y las regiones cerebrales prefrontales relevantes para procesar el estado de ánimo y la ansiedad. Este efecto puede contribuir a la actividad remediadora del estrés de Nx4 (33-36).

Referencias

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