Netzwerkgeführte TMS bei früher Alzheimer-Krankheit (NetTMS)

Demenz aufgrund der Alzheimer-Krankheit (AD) ist ein führendes Gesundheitsproblem in den USA mit enormen Pflegekosten und trotz mehrerer klinischer Studien ohne wirksame Pharmakotherapie. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass eine leichte kognitive Beeinträchtigung (MCI) eine Vorstufe von AD ist und potenziell für eine nichtpharmakologische Intervention geeignet ist. Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist ein vielversprechender nicht-invasiver therapeutischer Ansatz, der nachweislich die Plastizität des Gehirns erhöht und kognitive Funktionen verbessert, die im gesamten AD-Spektrum beeinträchtigt sind. Doch während TMS Vorteile in normativen Populationen gezeigt hat, besteht noch Bedarf, die Wirksamkeit in AD-bezogenen Populationen zu zeigen.

Die meisten früheren Neurostimulationsforschungen zu AD und MCI konzentrierten sich auf die Auswirkungen der Stimulation auf eine Gehirnregion, jedoch werden die kognitiven Prozesse, die einem erfolgreichen Gedächtnis zugrunde liegen, durch ein komplexes Netzwerk des gesamten Gehirns vermittelt. Die Neurostimulation wirkt sich auf mehrere Stellen innerhalb eines kortikalen Netzwerks aus, aber diese eher globalen Effekte wurden nicht als Ziele für die Stimulation verwendet, da nur begrenzt bekannt ist, welchen Einfluss eine einzelne Stelle auf weiter verbreitete kortikale Veränderungen hat. Die Neuheit des aktuellen Vorschlags besteht darin, dass die Forscher Informationen über die Netzwerkkontrollstruktur der betroffenen Gehirnbereiche verwenden, indem sie den Einfluss der Neuromodulation auf globale Veränderungen des Gehirnzustands oder der Konnektivität und die zugrunde liegenden vaskulären Veränderungen berücksichtigen, die langfristige Folgen für das Verhalten vermitteln. Dieses netzwerkbasierte TMS wird durch funktionelle Konnektivität und neurovaskuläre als Mediatoren der Verhaltensreaktion informiert, um die TMS-Behandlung speziell auf die Neuropathologie jedes MCI-Patienten abzustimmen und so die Behandlung zu individualisieren, um bessere therapeutische Wirkungen zu erzielen.

Um dieses Problem anzugehen, werden die Forscher multimodale Neurobildgebung und Netzwerkmodellierung während einer episodischen Gedächtnisaufgabe verwenden, um zu zeigen, wie fokale Neurostimulation Veränderungen in der neuralen Funktion und im Verhalten bei MCI hervorruft. Diese Ziele werden in zwei spezifischen Zielen angegangen. Zunächst werden die Forscher netzwerkbasiertes TMS verwenden, um die Aktivierung eines Gedächtniserfolgsnetzwerks (MSN) in einer Gruppe von MCI-Patienten zu optimieren, wobei sie auf eine TMS-Stelle abzielen, die sich auf die Steuerbarkeit einer Stimulationsstelle konzentriert, um den maximalen Nutzen für die Gedächtnisleistung zu erzielen . Zweitens wird das Studienteam die Längsveränderung struktureller und neurovaskulärer Faktoren bewerten, die die Wirksamkeit der individualisierten netzwerkbasierten TMS über mehrere Sitzungen gleichzeitiger TMS-fMRI beeinflussen. Durch die Erstellung eines multimodalen Modells dieser neurovaskulären Defizite im Zusammenhang mit MCI werden die Forscher das netzwerkbasierte TMS systematisch anpassen, um zu zeigen, wie das MCI-Gehirn diese neuralen Defizite kompensieren könnte. Die vorgeschlagene Arbeit wird die erste ihrer Art sein, die den Nutzen der Netzwerksteuerbarkeit als TMS-Ziel für die Gedächtnisverbesserung bei AD-bezogenen Syndromen abschätzt, und die erste, die die kurzfristigen neuroplastischen Wirkungen der Neuromodulation in so detaillierter Weise bewertet. Die durch dieses Projekt gewonnenen Erkenntnisse können daher zu neuartigen und innovativen biometrischen Methoden zur Messung des Ansprechens auf pharmakologische und nicht-pharmakologische Behandlungen oder für gezielte und bereichernde klinische Studien bei AD und verwandten Erkrankungen führen.