TMS - Intrakranielle Elektroden

In den letzten Jahren haben nicht-invasive Hirnstimulationstechniken wie die transkranielle Magnetstimulation (TMS), die transkranielle Stromstimulation und die periphere multimodale Stimulation weit verbreitete klinische Anwendungen gezeigt. Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist eine nicht-invasive Methode zur fokalen Stimulation des Gehirns, die elektromagnetische Induktion verwendet und keine Operation erfordert. Es besteht Optimismus, dass TMS und andere Formen von NIBS die Art und Weise, wie wir neurologische und psychiatrische Erkrankungen behandeln, revolutionieren werden, was durch über 1000 registrierte klinische Studien mit TMS belegt wird. Ein Großteil dieses Optimismus rührt von der erfolgreichen Anwendung von TMS zur Behandlung von Depressionen her. Trotz der großen Anzahl klinischer Studien mit NIBS stagniert die Zahl der therapeutischen Indikationen und beschränkt sich auf schwere Depressionen und in jüngerer Zeit auf Zwangsstörungen. Es gibt grundlegende Fragen zu den zugrunde liegenden Wirkmechanismen von NIBS, deren Verständnis entscheidend sein wird, um diese Behandlungsmethode voranzubringen. Hier schlagen wir ein einzigartiges Gemeinschaftsprojekt zwischen Neurologie und Neurochirurgie vor, das ein beispielloses Fenster zum Verständnis der Auswirkungen von NIBS auf das menschliche Gehirn ermöglichen wird. Insbesondere werden wir verschiedene Formen von gezielter TMS bei neurochirurgischen Patienten mit intrakranieller Elektroenzephalographie (iEEG)-Überwachung durchführen, um die Auswirkungen von NIBS in Echtzeit auf lokale und entfernte Hirnareale mit einer beispiellosen Kombination aus räumlicher und zeitlicher Auflösung im Vergleich zu anderen Studien am Menschen aufzuzeichnen. TMS kann das größte Risiko für Patienten mit intrakraniellen Elektroden darstellen, und wir haben die Sicherheit dieses Ansatzes bereits mit einem Gel-basierten Phantomhirn demonstriert und haben Ergebnisse von sieben Patienten, die die Sicherheit und vorläufige Ergebnisse belegen. Für den aktuellen Vorschlag zielen wir darauf ab: 1) die Reaktion von NIBS auf das menschliche Gehirn zu charakterisieren, wie sie vom iEEG zwischen aktiven und Scheinzuständen aufgezeichnet wurde, und 2) entfernte elektrophysiologische Reaktionen von NIBS mit Messungen der Gehirnkonnektivität zwischen den bewerteten Stimulations- und Aufzeichnungsstellen in Beziehung zu setzen mit funktioneller Konnektivitäts-MRT im Ruhezustand (rs-fcMRI). Dies ermöglicht es uns, die Beziehung zwischen NIBS-evozierten iEEG-Reaktionen und der Stärke der funktionellen Konnektivität mit der Stimulationsstelle in einem Regressionsmodell zu bewerten. Für den TMS-Teil der Studie stellen wir die Hypothese auf, dass 1) TMS fokale Effekte haben wird, die von Oberflächenelektroden unter der Stimulationsstelle erkannt werden, sowie eine Einbindung auf Netzwerkebene, die an entfernten Stellen erkannt wird, 2) wiederholtes TMS frequenzspezifische Effekte induziert, die sich unterscheiden zwischen 0,5- und 10-Hz-Stimulationsprotokolle und 3) die Stärke der sich wiederholenden TMS-evozierten iEEG-Antworten über die Elektroden hinweg hängt von der Stärke der rs-fcMRI zwischen den Stimulations- und Aufzeichnungsstellen ab. Durch die Untersuchung der elektrophysiologischen Reaktionen von TMS mit hoher räumlich-zeitlicher Präzision beim Menschen wird diese Studie neue mechanistische Einblicke in die Auswirkungen von TMS auf die Zielerfassung liefern und diese Erkenntnisse mit bereits weit verbreiteten bildgebenden Verfahren in Beziehung setzen. Darüber hinaus wird das TMS auf klinisch sinnvolle Weise angewendet, indem es in einem Protokoll zur Behandlung von Depressionen auf den linken dorsolateralen präfrontalen Kortex abzielt. Die Generierung von Ergebnissen für diese Ziele wird der Schlüssel sein, um unser Verständnis darüber zu erweitern, wie TMS und andere Formen von NIBS Gehirnnetzwerke einbeziehen, die genutzt werden können, um personalisierte, bildgebende therapeutische NIBS für Depressionen und andere Erkrankungen rational zu entwickeln.