iTBS-Methoden und Motorkortex-Erregbarkeit

rTMS ist eine Methode der nicht-invasiven Neuromodulation. Obwohl TMS (transkranielle Magnetstimulation) als Forschungsmethode zum besseren Verständnis der Neurophysiologie des Gehirns weit verbreitet ist, haben sich rTMS-Protokolle als klinisch vorteilhaft für Patienten erwiesen, die an neurologischen Erkrankungen wie Parkinson und Schlaganfall sowie psychiatrischen Erkrankungen wie Major leiden Depression. Im Oktober 2008 genehmigte die FDA die Stimulation des dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) mit 10 Hertz (Hz) für Patienten mit medikamentenresistenter Depression. Die typische Dauer einer einzelnen rTMS-Behandlung bei Depressionen beträgt etwa 30 Minuten, muss aber täglich über mehrere Wochen wiederholt werden. Die Entscheidung für die DLPFC-Stimulation war zum Teil auf Bildgebungsstudien zurückzuführen, die darauf hindeuteten, dass depressive Patienten in der Region eine verminderte Aktivität aufwiesen. Somit könnte rTMS verwendet werden, um diese Verhaltenseffekte von Depressionen umzukehren, indem die Aktivität im DLPFC erhöht wird. Herkömmlicherweise wurde gezeigt, dass eine Stimulation von 5 Hertz (Hz) und darüber erregend ist, während eine Stimulation von 0,2–1 Hertz (Hz) nachweislich hemmende Wirkungen auf den Kortex hat. Obwohl diese Parameter wirksam zu sein scheinen, wird die Entwicklung neuer rTMS-Methoden noch erforscht.

Die Theta-Burst-Stimulation (TBS) ist eine Methode mit dem Potenzial, erregende oder hemmende Wirkungen auf den Kortex auszuüben, die genauso stark sind wie herkömmliche rTMS-Methoden, jedoch effizienter in Dauer und Intensität. Beweise aus früheren Studien, die sich mit Theta Burst als Behandlung von Depressionen befassten, haben die Bedeutung der Entwicklung der Methode hervorgehoben. Eine Studie zeigte, dass eine Theta-Burst-Stimulation über den dorsomedialen präfrontalen Kortex (DMPFC) für eine Dauer von nur 6 Minuten vergleichbare antidepressive Wirkungen wie eine herkömmliche 10-Hz-Stimulation über 30 Minuten hervorrufen kann. Theta-Burst-Stimulationseffekte wurden zuerst von Huang et al. am menschlichen motorischen Kortex empirisch getestet. 2005. Die Auswirkungen der Stimulation (80 % der aktiven motorischen Schwelle) auf den motorischen Kortex wurden vor und nach der Behandlung mit Elektromyographie (EMG)-Aufzeichnungen von motorisch evozierten Potentialen (MEPs) an einem kleinen kontralateralen Handmuskel als Reaktion auf einzelne TMS-Impulse gemessen. Zwei Protokolle zeigten Veränderungen in der Erregbarkeit des kortikospinalen Trakts, einschließlich cTBS, definiert als drei Burst-Stimuli bei 50 Hz mit 20 ms zwischen den Stimuli, die alle 200 ms bei 5 Hz wiederholt werden, und iTBS, definiert als 2-sekündiger Zug von TBS, der alle 10 Sekunden wiederholt wird. Obwohl beide Protokolle insgesamt 600 Impulse liefern, dauert das cTBS-Protokoll 40 Sekunden, während das iTBS-Protokoll 190 Sekunden dauert. Huanget al. 2005 stellte fest, dass cTBS über dem motorischen Kortex die Erregbarkeit verringerte, während iTBS die Erregbarkeit erhöhte, die eine Stunde nach der Behandlung vorhanden waren.

Die Erregbarkeit des motorischen Kortex kann abhängig von der Art des verwendeten Theta-Burst-Stimulationsprotokolls unterschiedlich moduliert werden. iTBS wurde ursprünglich von Huang et al. 2005, was zu einer exzitatorischen Wirkung (LTP-ähnlich) auf den Kortex führte. Gamboaet al. 2010 bestätigte später diesen Befund, zeigte aber, dass es eine Abnahme der Erregbarkeit (LTD-ähnlich) gab, wenn das Protokoll verdoppelt wurde. Diese beiden Protokolle sollen nachgebildet werden und zusätzlich 2 neue Protokolle. Um zu untersuchen, wie sich die kortikale Erregbarkeit als Funktion des Protokolls ändert, werden MEPs mittels EMG am Handmuskel kontralateral zum stimulierten Kortex aufgezeichnet. Baseline-Abgeordnete erhalten eine Vorbehandlung, gefolgt von einem der vier Theta-Burst-Protokolle oder einer Scheinbehandlung. Theta-Burst-Protokolle sind jedem Teilnehmer in randomisierter Reihenfolge zu verabreichen. Nachdem der Theta-Burst verabreicht wurde, werden 20 MEPs bei 0, 10, 20, 30, 40, 50 und 60 Minuten gesammelt.

Spezifisches Ziel 1: Bestimmung der Langzeitpotenzierung (LTP)-ähnlichen und Langzeitdepressions-(LTD)-ähnlichen Wirkungen von vier verschiedenen Theta-Burst-Stimulationsprotokollen auf die Erregbarkeit des motorischen Kortex.