TMS na bázi spektrálního korelačního koeficientu

Předpokládá se, že terapeutický přínos opakované transkraniální magnetické stimulace (rTMS) pro léčbu velké depresivní poruchy (MDD) závisí na zapojení mozkových funkčních sítí (FN). Zapojení závisí na interakci mezi stimulační frekvencí rTMS a preferovanou oscilační frekvencí cílové sítě pro daného jedince. Uvádíme zde novou metodu k dotazování cíle léčby levého dorzolaterálního prefrontálního kortexu (DLPFC), abychom identifikovali optimální frekvenci pro zapojení frontoparietální kontrolní sítě (FCN) pro každého jednotlivce. 23 subjektů s MDD bylo stimulováno 40 pulzními rTMS sledy při frekvencích pohybujících se od 3 do 17 Hz s přírůstky 0,2 Hz, plus samostatná přerušovaná stimulace theta burstem (iTBS) pro celkem 70 frekvenčních dotazů. Zapojení FN bylo hodnoceno pomocí kontinuálních záznamů TMS-EEG s vysokou hustotou pole a měření změny v hustotě spektrálního korelačního koeficientu (SCC) mezi levým DLPFC a jinými oblastmi mozku po každém dotazování. Všechny subjekty měly jedno nebo více frekvenčních pásem, které vykazovaly vysoké hodnoty SCC napříč více FN, bez ohledu na frekvenci dotazování. Ti jedinci, kteří vykazovali klinickou odpověď na 10 Hz rTMS, vykazovali zvýšení SCCD oproti FCN spojení napříč v reakci na 10 Hz dotazování, ale ne v reakci na dotazování v jiných pásmech. Existovala silná souvislost mezi zvýšením SCCD v FCN a stupněm zlepšení symptomů deprese po 2 i 6 týdnech léčby. Tato zjištění naznačují, že hustota SCC může být užitečná pro identifikaci frekvencí stimulace rTMS, které jsou spojeny s terapeutickým přínosem u MDD. Tato studie bude zkoumat proveditelnost pomocí těchto zjištění, aby se určilo, zda léčba rTMS určená SCC může být přínosná pro subjekty s velkou depresivní poruchou.

ÚVOD A ODŮVODNĚNÍ

Bylo hlášeno, že opakovaná transkraniální magnetická stimulace (rTMS) zmírňuje příznaky velké depresivní poruchy (MDD), když je podávána s řadou různých stimulačních frekvencí: 1, 5, 10, 15, 18 a 50 Hz (stimulace výbuchem theta nebo TBS ) všechny uvedly, že poskytují klinický přínos. Je obtížné porovnávat účinnost těchto různých frekvencí stimulace kvůli rozdílům v designu studie a omezením velikosti vzorku, ale existují významné důkazy o účinnosti pro každou z těchto frekvencí, když je aplikována na jeden nebo více cílů stimulace.1 Nebyly provedeny přímé studie, které by porovnávaly různé frekvence stimulace u jednotlivých subjektů, aby se zjistilo, zda jednotlivci mají podobné klinické reakce na více než jednu frekvenci stimulace.

Jedním rysem, který sdílejí všechny frekvence rTMS, je to, že zatímco stimulace probíhá, jak neuronální špičky, tak probíhající oscilace jsou synchronizovány s frekvencí stimulace (Fröhlich a McCormick, 2010; Thut et al., 2011). Předpokládá se, že tato modulace cerebrální oscilační aktivity je základem terapeutických účinků rTMS pro MDD. Bylo ukázáno, že strhávání mozkových oscilací modifikuje mozkovou aktivitu v různých funkčních sítích (FN), se změnami v oscilacích spojenými se změnami ve výkonu úkolu, lokální oscilační aktivitou, vzorci konektivity a v případě motorických sítí kortikospinální spojkou.

Různé frekvence stimulace rTMS mají zřetelné účinky na zapojení FN a plnění úkolů. Tyto rozdílné účinky jsou v souladu se skutečností, že FN mají jednu nebo více preferovaných rezonančních frekvencí, které zprostředkovávají konektivitu jak v rámci sítí, tak mezi nimi (Hacker et al., 2017, , , Účinky stimulace rTMS závisí na interakci mezi frekvencí stimulace a probíhající oscilační aktivita cílových FN(s): oscilační vzor specifické oblasti mozku, která je stimulována (měřeno pomocí elektroencefalografie [EEG]) je hlavním určujícím faktorem zapojení rTMS s přidruženými FN(s)3 a účinky na výkonu sítě.

Frontoparietální kontrolní síť (FCN) je zvláště zajímavá u MDD, protože je u MDD dysregulována se stupněm dysfunkce souvisejícím se závažností symptomů deprese. Nejčastěji používaným cílem neuroanatomické rTMS stimulace je levý dorzolaterální prefrontální kortex (DLPFC), který je kritickým centrem FCN. Kromě toho hraje FCN klíčovou roli při integraci funkce mnoha dalších FN. , , 10 Hz je nejběžněji používaná stimulace rTMS ke stimulaci levého cíle DLPFC, ale nebylo stanoveno, že tato frekvence je optimální pro zapojení FCN. Vícenásobné stimulační frekvence mají rozdílné účinky na FCN a mění interakce FCN s výchozí sítí (DMN) z excitační na inhibiční. Toto zjištění je v souladu se skutečností, že úprava frekvence stimulace ovlivňuje, které uzly v rámci jedné FN jsou zapojeny, rozsah, v jakém stimulace rTMS zapojuje lokální vs. vzdálené síťové moduly a selektivně mění zapojení mezi FN a přidruženou oblastí mozku. Je známo, že konektivita FCN je zprostředkována více frekvencemi v rozsahu od 2 Hz (delta pásmo) až po 20 Hz (beta pásmo) (Johnson a kol., 2019; Lopez a kol., 2019; Cooper a kol., 2015; 18).

Tato studie byla provedena za účelem zjištění, zda bylo možné identifikovat rozdílné účinky frekvence léčby rTMS na zapojení FCN během léčby MDD rTMS prostřednictvím zkoumání frekvenční vazby napříč širokým spektrem stimulačních frekvencí v rámci FCN. Nedávno bylo oznámeno, že změny ve spektrální konektivitě celého mozku ve frekvenčním pásmu (alfa spektrální korelace nebo SC) od předpoprvé po první relaci 10Hz rTMS aplikované na levý DLPFC předpokládaný výsledek z průběhu 30 rTMS ošetření . V této studii jsme zkoumali spektrální korelaci napříč širokým frekvenčním spektrem po sérii rTMS „dotazů“ v rozsahu od 3 Hz do TBS. To nám umožnilo vytvořit spektrální korelační koeficient (SCC) napříč tímto frekvenčním spektrem a určit, které frekvence stimulace by vedly ke zvýšení SCC v FCN. Tato studie předpokládá, že: 1) vzor frekvenční odezvy každého subjektu by vykazoval jednu nebo více odlišných frekvencí stimulace, které generovaly zvýšené SCC; 2) tyto vzory frekvenční odezvy by se mezi subjekty lišily, ale byly by vysoce reprodukovatelné u subjektů v průběhu léčby rTMS; a 3) ti jedinci s koncentrovaným zvýšením FCN SCC (zvýšená hustota SCC) po 10 Hz dotazování budou pravděpodobněji vykazovat klinickou odpověď na léčbu 10 Hz rTMS.

STUDIJNÍ CÍL

Primárním cílem této studie je prokázat proveditelnost léčby deprese rTMS při stimulačních frekvencích jiných než 10 Hz. Cíle:

1. pro určení, zda vzor frekvenční odezvy každého subjektu ukazuje jednu nebo více odlišných frekvencí stimulace, které generovaly zvýšené SCC;
2. určit, zda se tyto vzorce frekvenční odezvy u jednotlivých subjektů liší; a,
3. Shromáždit pilotní data pro aplikaci extramurálního financování ke zkoumání účinnosti léčby rTMS při individualizovaných stimulačních frekvencích jako alternativu ke standardnímu 10 Hz protokolu.