TMS - Intrakranielle elektroder

I de sidste par år har ikke-invasive hjernestimuleringsteknikker som transkraniel magnetisk stimulation (TMS), transkraniel strømstimulering og perifer multimodal stimulering vist udbredte kliniske anvendelser. Transkraniel magnetisk stimulation (TMS) er en ikke-invasiv metode til fokal stimulering af hjernen, der bruger elektromagnetisk induktion og ikke kræver operation. Der er optimisme om, at TMS og andre former for NIBS vil revolutionere, hvordan vi behandler neurologiske og psykiatriske lidelser, hvilket fremgår af over 1000 kliniske forsøg, der er registreret med TMS. Meget af denne optimisme stammer fra den vellykkede brug af TMS som behandling for depression. På trods af det store antal kliniske forsøg med NIBS har antallet af terapeutiske indikationer været stagnerende, begrænset til svær depression og på det seneste tvangslidelse. Der er grundlæggende spørgsmål om de underliggende virkningsmekanismer for NIBS, som vil være afgørende at forstå for at fremme denne behandlingsmodalitet. Her foreslår vi et unikt samarbejdsprojekt mellem neurologi og neurokirurgi, der vil give et hidtil uset vindue til at forstå, hvordan NIBS påvirker den menneskelige hjerne. Specifikt vil vi udføre forskellige former for målrettet TMS i neurokirurgiske patienter med intrakraniel elektroencefalografi (iEEG) overvågning for at registrere realtidseffekter af NIBS på lokale og fjerntliggende hjerneområder med en uovertruffen kombination af rumlig og tidsmæssig opløsning i forhold til andre menneskelige undersøgelser. TMS kan udgøre den største risiko for patienter med intrakranielle elektroder, og vi har allerede demonstreret sikkerheden ved denne tilgang ved hjælp af en gel-baseret fantomhjerne og har resultater fra syv patienter, der viser sikkerhed og foreløbige resultater. For det nuværende forslag sigter vi mod at: 1) karakterisere responsen af ​​NIBS på den menneskelige hjerne som registreret fra iEEG mellem aktive og falske tilstande, og 2) relatere fjernelektrofysiologiske responser fra NIBS til målinger af hjerneforbindelse mellem de vurderede stimulations- og registreringssteder med hviletilstand funktionel forbindelse MRI (rs-fcMRI). Dette vil give os mulighed for at evaluere forholdet mellem NIBS-fremkaldte iEEG-responser og styrken af ​​funktionel forbindelse til stimuleringsstedet i en regressionsmodel. For TMS-delen af ​​undersøgelsen antager vi, at 1) TMS vil have fokale effekter detekteret fra overfladeelektroder, der ligger til grund for stimuleringsstedet samt netværksniveau-engagement detekteret på fjerntliggende steder, 2) Gentagen TMS vil inducere frekvensspecifikke effekter, der adskiller sig mellem 0,5 og 10 Hz stimuleringsprotokoller, og 3) størrelsen af ​​gentagne TMS-fremkaldte iEEG-responser på tværs af elektroder vil relatere til styrken af ​​rs-fcMRI mellem stimulerings- og optagelsesstederne. Ved at undersøge de elektrofysiologiske responser af TMS med høj rumlig tidspræcision hos mennesker, vil denne undersøgelse give ny mekanistisk indsigt i virkningerne af TMS på målengagement og relatere disse resultater til billeddannelsesmetoder, der allerede er i udbredt brug. Desuden vil TMS blive anvendt på en klinisk meningsfuld måde ved at målrette den venstre dorsolaterale præfrontale cortex i en protokol, der bruges til at behandle depression. At generere resultater for disse mål vil være nøglen til at fremme vores forståelse af, hvordan TMS og andre former for NIBS engagerer hjernenetværk, som kan udnyttes til rationelt at udvikle personlig, billeddiagnostisk terapeutisk NIBS til depression og andre lidelser.