Účinky intravenózního (IV) citalopramu hydrochloridu během transkraniální magnetické stimulace u velké depresivní poruchy (MDD)

Opakovaná transkraniální magnetická stimulace (rTMS) je stále běžnější léčbou velké depresivní poruchy (MDD). Zdá se, že rTMS aplikovaná na dorzolaterální prefrontální kortex (DLPFC), nejběžnější cíl léčby, mění neuronální excitabilitu v této oblasti. rTMS také mění funkci mozkových okruhů připojených k DLPFC. Tato aplikace navrhuje inovativní přístup k objasnění mechanismu účinku (MOA), který je základem těchto změn obvodu, pomocí MDD jako významného translačního modelu.

Jedna forma rTMS, theta burst stimulation (TBS), má obzvláště silné účinky na kortikální excitabilitu: přerušované pulzování přes levý DLPFC (iTBS) zvyšuje excitabilitu, zatímco nepřetržité pulzování přes pravý DLPFC (cTBS) snižuje excitabilitu. TBS aplikovaný na DLPFC mění funkční konektivitu s přední cingulární, mediální frontální a orbitofrontální kůrou (ACC, MFC a OFC); MOA, která je základem těchto změn v konektivitě, však není zcela pochopena. Pilotní data budou získána pro větší grantovou žádost, která bude testovat hypotézu, že změny v lokální dráždivosti jsou základem změn ve funkční konektivitě a terapeutické účinnosti TBS pro MDD.

TBS modulace kortikální excitability může být modulována serotonergním (5HT) neurotransmiterovým systémem, který je také klíčovým cílem klasických antidepresiv. Výzkumníci použijí inhibitor transportu 5HT citalopram (CIT), široce používané klinické antidepresivum, ke zkoumání serotonergní modulace funkční konektivity a neurofyziologických měření excitability.

Intravenózní hydrochlorid citalopramu je k dispozici na předpis pacientům s velkou depresí a úzkostnými poruchami refrakterními na léčbu ve většině kontinentální Evropy již více než 30 let. V USA byl široce používán jako výzkumný lék pro studium lidské neurochemie a v klinických studiích pro depresivní poruchy. IND pro University of Pittsburgh používá tuto sloučeninu bezpečně jako výzkumný nástroj již více než 10 let (Smith et al., 2009).

Tato dvojitě zaslepená studie zahrne 30 subjektů s diagnózou velké depresivní poruchy (MDD). Subjekty budou randomizovány k akutní (jednorázové) léčbě citalopramem (CIT) 40 mg iv nebo placebu, vyvážené a kombinované s jednou ze dvou forem nezaslepené transkraniální magnetické stimulace, tj. buď přerušovanou stimulací Theta burstem nebo kontinuální stimulací Theta burstem. Hodnocení pro tuto studii zahrnuje skenování mozku, záznamy qEEG a kognitivní a náladové škály. Jedna infuze citalopramu/placeba a 10 ošetření TBS bude podáváno v průběhu přibližně dvou týdnů.

Třicet subjektů ve věku 21-55 let s DSM-V diagnózou MDD bude zařazeno do dvoutýdenní studie léčby. Po základním diagnostickém hodnocení všichni jedinci podstoupí před léčbou hodnocení funkční konektivity mozku (qEEG a fMRI) a strukturální konektivity (DTI). Poté budou randomizováni v poměru 1:1 k léčbě intravenózní dávkou CIT nebo placeba (PBO), následovaná randomizovaným rozdělením 1:1 na dva týdny (10 sezení) léčby buď iTBS doleva nebo cTBS doprava DLPFC (čtyři podmínky léčby). Konec týdne 2 bude představovat primární cílový bod.

qEEG s vysokou hustotou bude zaznamenáván během úvodního ošetření CIT-TBS pomocí qEEG kompatibilního s TMS. Tyto záznamy budou použity k posouzení změn excitability při léčbě CIT/PBO a iTBS/cTBS (tj. TMS evokovaný lokální střední výkon pole nebo LMFP). Vyšetřovatelé určí, zda změny kortikální excitability v DLPFC jsou modulovány neurotransmisí 5HT.

Dále budou zkoumány změny neuroplasticity v limbických okruzích zahrnujících DLPFC, od výchozí hodnoty před léčbou po první léčbu a od výchozí hodnoty po primární cíl pomocí měření funkční konektivity. qEEG bude použit k měření změn v synchronizaci signálu a toku informací (tj. zpožděná koherence, Grangerova kauzalita), stejně jako umístění a šíření zdrojů proudu (lokalizace zdroje LORETA). fMRI bude použito ke zkoumání funkce sítě v klidovém stavu (signál BOLD). Vyšetřovatelé budou testovat, zda změny dráždivosti měřené při prvním ošetření korelují se změnami konektivity při prvním ošetření, stejně jako v průběhu celého léčení. Korelace by naznačovala, že excitabilita může mít metaplastický účinek na funkční konektivitu v limbických okruzích zahrnujících DLPFC.

Nakonec vyšetřovatelé prozkoumají změnu symptomů v primárním koncovém bodě a určí, zda změny excitability a konektivity korelují se zlepšením symptomů. Integrované vyšetření změn dráždivosti, okamžité a dlouhodobé konektivity a zlepšení symptomů objasní MOA TBS a mohlo by vést ke strategiím ke zlepšení výsledků léčby.

Klinická diagnostika a hodnocení. Zapsáno bude třicet subjektů s DSM-V diagnózou MDD stanovenou pomocí Mini International Neuropsychiatric Interview (MINI, verze 7.0) (http://www.medical-outcomes.com/index/mini7fororganizations), přičemž všechny subjekty budou mít depresivní příznaky. s alespoň střední závažností, jak je indikováno 17-položkovou Hamiltonovou stupnicí hodnocení deprese [Ham-D17] skóre > 17 (23 níže). Subjekty podstoupí klinické hodnocení za použití metod podobných těm, které byly použity v našich předchozích léčebných studiích využívajících TMS (Leuchter et al., 2015). Subjektům se nepodaří vstoupit do remise s alespoň dvěma předchozími antidepresivy (Sackeim et al., 1990; Vasavada et al., 2016) a musí být bez jakýchkoli léků, o nichž je známo, že významně ovlivňují funkci mozku po dobu alespoň deseti dnů před registrace (kromě fluoxetinu, který bude vyžadovat pětitýdenní vymývání) (Vasavada et al., 2016). Subjekty budou vyloučeny, pokud splňují kritéria DSM-V pro jakoukoli jinou aktuální primární náladu osy I, úzkost nebo psychotickou poruchu, depresi sekundární k obecnému zdravotnímu stavu nebo onemocnění vyvolané látkou. Subjekty budou také vyloučeny, pokud mají současný sebevražedný úmysl nebo plán, v minulosti zneužívání návykových látek nebo závislost během posledních šesti měsíců (kromě nikotinu a kofeinu), bipolární poruchu nebo psychotickou poruchu (celoživotní), poruchu příjmu potravy (aktuální nebo v minulosti rok), obsedantně kompulzivní porucha (celoživotní), posttraumatická stresová porucha (PTSD, aktuální nebo v minulém roce), lékařské nebo neurologické onemocnění, které by kontraindikovalo provádění studijních intervencí nebo by zkomplikovalo interpretaci výsledků studie nebo by mělo implantovaný zdravotnický prostředek nebo kov v jejich těle, který by kontraindikoval léčbu MRI nebo TMS (Leuchter et al., 2015). Subjekty budou také vyloučeny, pokud měly předchozí anamnézu s IV citalopramem. Ženy, které jsou v současné době těhotné, nepoužívají lékařsky přijatelný způsob antikoncepce nebo kojí, budou vyloučeny. Bude proveden screening drog v moči a subjekty s pozitivním screeningem na nelegální látky budou vyloučeny.

Symptomy nálady budou vyšetřeny po prvním, druhém a desátém léčebném sezení pomocí klinického hodnocení Global Impressions-Severity of Illness (CGI-S) a zlepšení (CGI-I) (Cohen et al., 2014) a subjekt bude hodnocen Inventory of Depressive Symptomatology-Self Report (IDS-SR) (Connolly et al., 2012), s příznaky sebevražedných myšlenek hodnocenými pomocí Columbia- Suicide Severity Rating Scale (C-SSRS) (Cornwell et al., 2012). Hodnocení v době vstupu a výstupu ze studie bude zahrnovat hodnocení symptomů pomocí Ham-D17 a hodnocení kvality života a funkčního stavu pomocí Quality of Life Inventory (QOLI) (Dandash et al., 2015). Odpověď na léčbu v primárním koncovém bodě je definována jako 50% nebo větší zlepšení oproti výchozí hodnotě na Ham-D17 a remise jako konečné skóre Ham-D17 < 7.

Léčebné postupy Citalopram (CIT) a infuze placeba (PBO). CIT a fyziologický roztok PBO budou podávány intravenózně za použití zavedených klinických postupů. Jedna dávka citalopramu 40 mg v 60 ml normálního fyziologického roztoku nebo fyziologického roztoku PBO bude podána intravenózně za dvojitě zaslepených podmínek pumpou po dobu 40 minut. Krev bude odebrána na konci infuze, aby se získal vzorek plazmy pro hladiny CIT. Subjekty budou hladovět po půlnoci nebo minimálně 8 hodin před tím, než podstoupí infuzi. Monitorování vitálních funkcí bude zahrnovat krevní tlak, pulzní oxymetrii a záznam dechové frekvence každé 3 minuty a nepřetržitý záznam srdečního rytmu. Změna o více než 25 % zvýšení srdeční frekvence nebo krevního tlaku od výchozí hodnoty nebo absolutní zvýšení srdeční frekvence nad 120 tepů/min nebo systolický krevní tlak ≥ 180 mm Hg nebo diastolický krevní tlak ≥ 105 mm Hg trvající déle než 2 minuty vyvolají okamžité přerušení dvojitě zaslepené infuze a vyhodnocení pro intervenci. Podobně pokles saturace O2 prostřednictvím pulzní oxymetrie na méně než 92 % podnítí vyhodnocení subjektu, zahájí použití nosní kanyly O2 rychlostí 2 litry/min nebo rychlostí potřebnou k návratu saturace O2 na výchozí hodnotu při pokojovém vzduchu nebo vyšší než 95 %. Zkoušející lékař bude podávat infuzi CIT nebo PBO, provádět hodnocení subjektu a řídit ošetřující personál. Během dvojitě zaslepené infuze bude také probíhat monitorování duševního stavu, aby se vyhodnotily jakékoli nežádoucí behaviorální nebo psychologické účinky. Subjekty budou poučeny, aby neřídily po dobu až 24 hodin po infuzi a budou muset být dovezeny do az UCLA kvůli postupu.

Theta burst transkraniální magnetická stimulace (TBS). Stimulace bude provedena pomocí dvoufázového stimulátoru Magstim Rapid2 s cívkou číslo 8 (šířka 14 cm) a maximální intenzitou pole 2 T. Procenta stimulace jsou vyjádřena jako podíl maximálního výstupu stimulátoru (MSO) této jednotlivé jednotky. Tato jednotka může generovat stimulační vzory theta-burst při intenzitách 45 % MSO nebo nižších, dobře v rozsahu individuálního motorického prahu (MT) většiny účastníků. K určení MT bude cívka držena mediolaterálně nad oblastí levé motorické kůry s rukojetí směřující dozadu a 45° od sagitální středové linie. Tato technika indukuje proud zhruba kolmý na centrální sulcus. První pravý dorzální mezikostní sval (FDI) bude monitorován povrchovou elektromyografií (5000 Hz). Impulsy TMS budou dodávány v mřížce v nadprahových intenzitách, aby se identifikovalo místo, které produkuje největší a nejkonzistentnější motor evokovaný potenciál (MEP) zaznamenaný z FDI. Intenzity v tomto aktivním bodu se pak s každou stimulací sníží o 1 %. Nejnižší intenzita stimulace, která produkuje vrcholové amplitudy MEP > 100 μV v alespoň 5 z 10 pokusů za podmínek jemné aktivace FDI, je definována jako aktivní motorický práh (AMT). Intenzita TBS je pak nastavena na 120 % AMT.

TBS se skládá ze tří pulzů TMS vydávaných při 50 Hz, přičemž tento triplet se opakuje při frekvenci 5 Hz (každých 200 ms) (Huang et al., 2005). 1800 pulzů cTBS bude dodáno do pravého DLPFC a stejný počet do levého DLPFC podle paradigmatu iTBS 2s sledu opakujícího se každých 10 sekund. Bylo prokázáno, že tento počet pulzů má antidepresivní účinnost po dvou týdnech léčby (Li et al., 2014). Levý a pravý DLPFC bude zacílen pomocí umístění elektrod F3 a F4 EEG. Tato metoda umístění magnetu úzce souvisí s umístěním magnetu přes radiograficky definované Broadmannovy oblasti (BA) v DLPFC (tj. BA46) (Ahdab et al., 2010; Fitzgerald et al., 2009). Tento přístup, široce používaný v klinické praxi, nám umožní snadno uvést do souvislosti zjištění tohoto projektu s klinickým využitím. Výzkumníci uznávají, že tato pravděpodobnostní metoda pro definování DLPFC může vést k určité variabilitě umístění magnetu ve vztahu k základní neuroanatomii. Vzhledem k interindividuální variabilitě sulkální a gyrální anatomie však nemusí být možné spolehlivě identifikovat konkrétní BA u všech subjektů a neexistuje žádná metoda „zlatého standardu“ pro standardizaci neuroanatomického cílení napříč subjekty. Vyšetřovatelé budou mít digitalizovaná umístění povrchových elektrod od všech subjektů a tato umístění budou spojena se strukturálními snímky MRI získanými od každého subjektu na začátku a po 10. ošetření iTBS. To nám umožní využít data o umístění neuroanatomické cívky jako post-hoc kovariátu v analýzách dat (viz integrace obrazu MRI-EEG níže).

Neurofyziologický záznam a analýzy. Záznam EEG. Data budou zaznamenávána pomocí systému EEG kompatibilního s TMS "eego mylab" při vzorkovací frekvenci 1000 Hz (Advanced Neuro Technology [ANT]; Enschede, Nizozemsko). Elektrody budou aplikovány pomocí 64-elektrodového systému „WaveGuard“ se slinutými Ag/AgCl elektrodami namontovanými v elastickém krytu a umístěnými podle Extended 10-20 System. Materiál a tvar elektrod zabraňuje vzniku proudových smyček je navržen pro minimální DC posuny a optimální stabilitu příchozího signálu při TMS. Krytka využívá aktivní stínění každého vodiče k omezení elektrického šumu. Data jsou zaznamenávána pomocí plnopásmových stejnosměrných zesilovačů EEG, které se vrátí na fyziologickou základní úroveň signálu do 10 ms po skončení pulsu TMS. Během sběru dat nebudou použity filtry a záznam bude proveden pomocí běžné průměrné reference s impedancí udržovanou pod 5 kΩ. EOG se zaznamená umístěním dvou elektrod nad a pod levé oko. EEG bude zpracováno off-line v BrainVisionAnalyzer2 (BVA2) (BrainProducts GmbH; Gilching, Německo) s digitálním pásmovým filtrem (Butterworth nulový fázový posun, 0,5-70 Hz, 12 dB/okt; plus 60 Hz zářez) před segmentace do 2s epoch (100 ms předstimulační perioda), detrendování a korekce základní linie. Data budou zpočátku zpracována pomocí poloautomatických metod potlačování artefaktů, které byly popsány dříve, včetně gradientu ±100 μV vrcholového napětí nebo trvale nízké aktivity (Leuchter et al., 2012), následované vizuální kontrolou dvěma nezávislými techniky k odstranění dat. kontaminovány artefakty pohybu svalů, hlavy nebo očí. Adaptivní směs ICA (AMICA) bude také použita k oddělení procesů mimo mozek, včetně mrkání očí a sakád, svalů na hlavě, elektrokardiografických artefaktů a čárového šumu, což zvyšuje poměr signálu k šumu (artefakt) a zvyšuje spolehlivost vysokých frekvencí. (beta a gama) frekvenční analýzy a také lokalizace mozkových zdrojů (Bigdely-Shamlo et al., 2013; Delorme et al., 2011).

Opatření na vzrušivost. Excitabilita bude měřena pomocí metod Local Mean Field Power (LMFP) a Global Mean Field Power (GMFP). Amplituda oscilačního napětí je základním měřením, které přímo odráží kortikální excitabilitu, a proto se změny výkonu pole EEG používají jako hlavní indikátor změn excitability. LMFP lze použít jako měřítko excitability v místě stimulace TMS v jakékoli oblasti kůry; GMFP je míra globální excitability, která byla použita ke studiu řady neinvazivních neuromodulačních léčeb (Casarotto et al., 2013; Chung et al., 2015; Huber et al., 2008; Pellicciari et al., 2013; Romero Lauro a kol., 2014). Po podání lokálního stimulu může ohnisková změna ve vzrušivosti vyvolat globální změnu; v důsledku toho lze GMFP použít k interpretaci LMFP a určení, zda lokální změna excitability zůstane ohnisková, nebo se stane součástí globální změny excitability. Pro stanovení excitability budou jednotlivé pulzy TMS dodány do levého nebo pravého DLPFC (umístění elektrody F3 nebo F4, shodující se s místem ošetření) 10 minut před a po ošetření. Vzhledem k počtu pulzů TBS dodaných v protokolu lze očekávat, že změny excitability zůstanou stabilní po dobu alespoň jedné hodiny po léčbě TBS (Huang et al., 2005). Pulzy budou podávány s frekvencí 0,25 Hz tak, aby byly dostatečně vzácné, aby neovlivňovaly excitabilitu. Během určování excitability budou subjekty nosit špunty do uší a bude přehrán maskovací zvuk, aby se reprodukovalo „cvaknutí“ TMS v časově se měnících frekvenčních složkách, aby se potlačily sluchové evokované potenciály. TEP budou vypočítány zprůměrováním platných jednotlivých pokusů bez artefaktů, filtrováním mezi 2 a 40 Hz a provedením základní korekce před a po pulzu TMS. LMFP se vypočítá z amplitud TEP zprůměrovaných z F3 nebo F4 a jejich příslušných čtyř okolních elektrod, zatímco GMFP se vypočítá ze všech 64 elektrod. GMFP a LMFP budou vypočítány v časových oknech 30 ms následujících po impulzu TMS v rozsahu od konce impulzu do 400 ms (tj. 0-30 ms, 30-60 ms, 60-90 ms atd.), takže časné a později lze detekovat změny vzrušivosti. Časné časové body (< 90 ms) budou použity k posouzení LMFP a pozdější časové body budou použity k posouzení GMFP a rozšíření změněné excitability do dalších kortikálních oblastí.

Regionální měření neurofyziologické aktivity. Hustota zdroje proudu (CSD) ve strukturách šedé hmoty bude vypočítána pomocí metody eLORETA (exact Low Resolution Brain Electromagnetic TomogrAphy) (http://www.uzh.ch/keyinst/loreta.htm) (Lehmann et al., 2014). eLORETA počítá lokální neurofyziologickou aktivitu (Current Source Density, neboli CSD) jako lineární vážený součet elektrických potenciálů pokožky hlavy. Měření CSD pomocí eLORETA byla ověřena jako kortikální zdroje neurofyziologické aktivity a odstraňují nejednoznačnost lokalizace zdroje a závislost na referenci, které jsou vlastní měřením EEG pokožky hlavy (Lehmann et al., 2014; Pascual-Marqui et al., 2011 ). Metoda identifikuje nejhladší možnou distribuci zdrojů v tříplášťovém modelu sférické hlavy, který se skládá z CSD na každém z 6239 kortikálních voxelů (plus hippocampus a amygdala) (5 mm prostorové rozlišení) v prostoru Montrealského neurologického institutu (MNI) s elektrodovými souřadnicemi přiřazeny podle křížové registrace mezi sférickou a realistickou geometrií hlavy (Towle et al., 1993). Hlášené Brodmannovy oblasti využívají prostor MNI korigovaný tak, aby se shodoval s Talairachovým prostorem (Brett et al., 2002). Oblasti zájmu (ROI) budou vytvořeny pro podoblasti ACC, OFC, hippocampus, insula a další kortikální ROI v limbickém systému na základě naší předchozí práce a širší literatury (Arns et al., 2015; Korb et al. , 2008; Korb a kol., 2009; Korb a kol., 2011; Whitton a kol., 2016).

Neurofyziologická měření konektivity. Vyšetřovatelé použijí jedno primární neurofyziologické měření a několik doplňkových technik jako sekundární (průzkumná) měření, aby prozkoumali základní linii a změny v neurofyziologické konektivitě. Naše primární měření konektivity založené na datech CSD bude zkoumáno pomocí „zpožděné“ koherence (vynechání nulového fázového úhlu) na základě technik intrakortikálního modelování zdroje (Lehmann et al., 2014; Pasi et al., 1989). Vyšetřovatelé identifikují kortikální ROI v celém PFC, hippocampu a amygdale na základě BA a subkortikálních pravděpodobnostních atlasů a použijí možnost eLORETA „všechny nejbližší voxely“ na přiřazené voxely k ROI. Vyšetřovatelé využijí ROI identifikované eLORETA jako vykazující vysokou aktivitu k zasazení analýz konektivity; Vyšetřovatelé předpokládají, že primárními ROI zájmu budou ty, které mají silné spojení s DLPFC v limbickém systému, včetně OFC, MFC, ACC, hippocampu a insula. Opožděná koherence představuje jednu ze dvou hlavních složek neurofyziologické konektivity: okamžitou a zpožděnou. Zpožděná složka je zprostředkována fyziologickými časovými zpožděními, přičemž okamžitý příspěvek ke konektivitě je eliminován. Tato metoda selektivně zachovává konektivitu díky fyziologickým procesům (pro jakékoli nenulové, měřitelné časové zpoždění), která není zkreslena efekty nízkého rozlišení a objemového vedení (Lehmann et al., 2014).

Sekundární měření budou také zkoumat konektivitu a mezifrekvenční vazbu v prostoru elektrod pomocí Source Information Flow Toolbox (SIFT) (Delorme et al., 2011). Tato metoda využívá časově proměnlivé (adaptivní) vícerozměrné autoregresivní modelování k detekci a měření fluktuací efektivní konektivity mezi zdroji nervové aktivity. tato metoda je komplementární k metodě opožděné koherence v používání pokročilých vícerozměrných měření řízeného informačního toku (např. Grangerova modelování kauzality a modelování řízené přenosové funkce). Funkce SIFT budou použity k prozkoumání změn v efektivní konektivitě mezi různými experimentálními podmínkami a mezi léčebnými skupinami, za použití bootstrap/resampling technik pro korekci vícenásobných srovnání. 'Network Projection', což je rozšíření Measure Projection (Bigdely-Shamlo et al., 2013) bude prováděno pomocí párové konektivity pro měření vstupu, který je vypočítán rozmazáním umístění dipólů a jejich načtením pomocí měření konektivity. Mozkový prostor bude poté rozdělen do 88 předdefinovaných anatomických oblastí zájmu poskytnutých automatickým anatomickým značením (AAL) získaným od WFU Pick Atlas (což je plugin SPM). V tomto okamžiku mají všechny subjekty matici hodnot konektivity 88x88, takže každý subjekt má 7744 (88x88=7744) možných kombinací řízených kauzálních toků. Rozdíly diagnostických podmínek budou vypočítány a pro každou podmínku bude provedena statistika bootstrap, aby bylo možné kontrolovat chybu typu 1.

MRI skenování a analýzy. Strukturální a funkční MRI včetně DTI budou pořízeny pomocí skeneru Siemens Prisma-FIT 3 Tesla určeného pouze pro hlavu v centru UCLA Ahmanson-Lovelace Brain Mapping Center. Tento skener je nejnovější produkt Siemens 3T modelovaný podle zakázkového systému Skyra původně vyvinutého pro projekt Human Connectome Project (HCP). Vyšetřovatelé využijí optimalizované protokoly HCP (http://www.humanconnectome.org/), aby zajistili sběr a zpracování dat o připojení pomocí nejmodernějších metod, které budou interpretovatelné v kontextu dalších probíhajících NIH. výzkum. Celková doba skenování bude asi jedna hodina.

Strukturální MRI (sMRI). Pro registraci s EEG daty a vyhodnocení morfologie bude získán kompletní strukturální sken mozku (MPRAGE, TR=2300 ms, TE=3 ms, FOV=256 mm, 208 řezů, 0,8 x .8 x .8 mm voxely). Standardizované protokoly HCP sMRI zahrnují 3D skeny s vysokým rozlišením T1 a T2 (T1w a T2w). Při společné analýze tyto sekvence zlepšují automatizovanou extrakci mozkových rysů, i když skenování T1 a T2 lze také zkoumat samostatně.

Difúzní tenzor MRI (DTI). Získání dat DTI bude použito k měření strukturální konektivity bílé hmoty. DTI se získá se dvěma difúzně váženými gradienty b=0 a 1000 s/mm2 v 98 ortogonálních směrech (TE = 89,2 ms, TR = 3222 ms, FOV = 210 mm, 92 řezů, 1,5 x 1,5 x 1,5 mm voxely). HCP také používá HARDI (High Angular Resolution Diffusion Imaging), které poskytuje větší přesnost pro mapování směru vláken v oblastech, kde se vlákna kříží, a umožňuje pravděpodobnostní traktografii odhadovat trajektorie vláken z oblastí zájmu definovaných jinými zobrazovacími modalitami (sMRI, fMRI nebo EEG). Pro tento projekt budou použity stejné akviziční protokoly.

FMRI v klidovém stavu (fMRI). fMRI bude použita k charakterizaci funkce sítě v klidovém stavu způsobem komplementárním k EEG. Vyšetřovatelé použijí echo-planární sekvenci (72 axiálních řezů na objem, matrice 104×90 [2,0×2,0×2,0 mm3], FOV = 208 mm, TE = 33,1 ms, TR = 720 ms, FA = 52°, 420 objemů) pro měření klidových signálů BOLD. Vícepásmová sekvence EPI HCP fMRI nabízí vynikající prostorové a časové rozlišení a obsahuje kódování anterior-posteriorní a posterior-anteriorní fáze pro korekci anatomických zkreslení.

Zpracování MRI obrazu. Vyšetřovatelé již nainstalovali potrubí HCP vyvinuté skupinou Washington University a zpracovali data vyhovující HCP shromážděná na UCLA pomocí tohoto potrubí, čímž dosáhli vysoce kvalitní segmentace tkání na T1w MRI, traktografii bílé hmoty pomocí HARDI a klidových mozkových sítí založených na fMRI. Každé potrubí je popsáno samostatně níže.

Strukturální MRI. Na data sMRI (T1w & T2w) jsou aplikována tři potrubí HCP. Potrubí PreFreeSurfer registruje snímky T1w a T2w, provádí korekci zkreslení pole a normalizuje tyto snímky na prostor MNI. Potrubí FreeSurfer znovu vytváří rekonální potrubí FreeSurfer, které segmentuje tkáň, rekonstruuje kortikální povrchy a zarovnává snímky se standardními objemovými a povrchovými atlasy.

DTI. Diffusion Preprocessing pipeline provádí standardní kroky předběžného zpracování pomocí FSL, včetně vyrovnání intenzity b0s napříč běhy, odstranění EPI a zkreslení vířivými proudy, korekce pohybu a nelinearit gradientu a registrace do T1w snímků. Vyšetřovatelé provádějí postprocessing pomocí BrainSuite a jeho BrainSuite Diffusion Pipeline (BDP) (http://brainsuite.org), což nám umožňuje vypočítat deterministickou traktografii pomocí dat ODF pro vytvoření celomozkových difúzních traktů. Vyšetřovatelé pak vypočítají průměrnou frakční anizotropii (FA), průměrnou difuzivitu (MD), radiální difuzivitu (RD) a počet traktů podél drah bílé hmoty spojujících anatomické ROI (specifické okruhy spojené s depresí, včetně traktů pocházejících z subgenuální ACC a DLPFC).

FMRI v klidovém stavu. Protokoly předběžného zpracování pro funkční data zahrnují dvě potrubí. První, fMRIVolume, kromě jiných standardních kroků opravuje snímky na prostorové zkreslení a pohyb, registruje se do snímků T1w, koriguje pohyb objektu. Potrubí fMRISurface zarovnává výstup fMRIVolume s kortikálními povrchy, včetně mapování do systému „šedá souřadnice“, aby se usnadnilo srovnání a analýzy mezi subjekty. Vyšetřovatelé provádějí postprocessing fMRI v klidovém stavu pomocí nové metody, která je citlivá na prostorové rozdíly mezi subjekty. Pro grafovou teoretickou analýzu mozkových sítí budou vyšetřovatelé používat nezávislé komponenty vypočítané ICA stejně jako strukturální ROI založené na Destrieuxově atlasu jako uzly a spojovací vztahy mezi každou dvojicí komponent budou vyhodnoceny pomocí částečné korelační analýzy. Mozkové sítě budou charakterizovány síťovými parametry vypočítanými z jejich matic sousednosti, aby bylo možné kvantitativně popsat topologii sítí, včetně 1) stupně uzlů, distribuce stupňů a asortativnosti; 2) shlukovací koeficient a motivy; 3) délka a účinnost dráhy; 4) hustota připojení nebo náklady; 5) náboje, centrálnost a robustnost; a 5) modularita.

Integrace obrazu MRI-EEG. Aby bylo možné identifikovat umístění místa pokožky hlavy elektrody F3, na které je TBS dodáváno do prostoru MRI, a také plně integrovat datové sady EEG a MRI, vyšetřovatelé použijí systém 3D elektrodového digitizéru Advanced Neuro Technology Xensor (ANT Neuro Enschede, Nizozemsko). Tento systém používá digitalizační hůlku s reflexními značkami a infračervenou kameru k identifikaci 3D umístění všech 64 elektrod EEG a tří hlavních referenčních bodů (nasion, levý a pravý preaurikulární bod) pro každého účastníka za méně než 10 minut. 3D digitalizovaná místa jsou poté společně registrována do mozku šablony Montreal Neurological Institute (MNI-Colin27) (Montreal Neurological Institute, Montreal, Kanada). URL www.bic.mni.mcgill.ca/brainweb). Umístění elektrod lze použít v neuronavigačním systému Visor 2.0 (ANT Neuro; Enschede, Nizozemsko) k vizualizaci cíle stimulace a souvisejícího místa na temeni hlavy, které bylo skutečně použito během TBS u každého jedince. Po načtení nezpracovaných obrazů MRI každého subjektu do softwaru Visor lze pomocí souřadnic MNI identifikovat vztah místa stimulace F3 k cíli DLPFC, stejně jako jakékoli jednotlivé elektrody k základní neuroanatomii.