Untersuchung funktioneller Veränderungen im frontotemporalen Kortex von Patienten mit Major Depression nach Elektrokrampftherapie oder Magnetkrampftherapie mittels funktioneller Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS)

Die globale Belastung durch neuropsychiatrische Erkrankungen nimmt weiter zu. Depressionen zählen zu den führenden Ursachen der globalen Krankheitslast gemessen an Jahren mit Behinderung, und ihre Prävalenz stieg zwischen 2010 und 2021 um mehr als 36 %. Depressionen äußern sich nicht nur durch Kernsymptome wie gedrückte Stimmung und Interessenverlust, sondern sind auch häufig von kognitiven Beeinträchtigungen begleitet, die sich häufig als Rückgang der exekutiven Funktionen, Aufmerksamkeit, Gedächtnis und Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit zeigen. Der Schweregrad dieser kognitiven Defizite beeinflusst direkt das Ansprechen der Patienten auf die Behandlung, die Wiederherstellung der sozialen Funktionsfähigkeit und die Langzeitprognose, was sie zu einem Schlüsselfaktor macht, der die Rückkehr der Patienten zum normalen Leben einschränkt.

Auf kognitive Symptome wird klinisch jedoch nach wie vor zu wenig Wert gelegt und sie werden zu wenig beurteilt. Obwohl bestehende kognitive Beurteilungsinstrumente subjektive Selbstauskunftsfragebögen, individuelle neuropsychologische Tests und Testbatterien umfassen, weisen sie im Allgemeinen Einschränkungen auf: Einige Instrumente sind zeitaufwändig und schwer an die Anforderungen eines schnellen klinischen Screenings anzupassen; anderen fehlt es an ausreichender klinischer Evidenz und Normdaten, um ihren Einsatz zu unterstützen, was zu unzureichender diagnostischer Spezifität und der Unfähigkeit führt, die kognitiven Beeinträchtigungsmerkmale verschiedener neuropsychiatrischer Erkrankungen genau abzubilden. Daher ist die Entwicklung einfacher, effizienter und spezifischer kognitiver Beurteilungsinstrumente und Gehirnfunktionsüberwachungsmethoden in Verbindung mit Fortschritten in der Neurowissenschaft und Technologie zu einem dringenden klinischen Bedarf geworden.

Im therapeutischen Bereich haben Neurostimulationsverfahren allmählich eine wichtige Ergänzung zur Pharmakotherapie und kognitiven Verhaltenstherapie entwickelt. Unter diesen werden die modifizierte Elektrokrampftherapie (EKT) und die magnetische Krampftherapie (MKT) aufgrund ihrer schnellen Wirkung und signifikanten Wirksamkeit häufig zur Behandlung von Depressionen eingesetzt. Als klassische Neurostimulationsmethode kann EKT depressive Symptome, insbesondere Suizidgedanken, schnell lindern; ihre kurzfristigen Auswirkungen auf die kognitive Funktion und die zugrundeliegenden Hirnmechanismen bleiben jedoch umstritten. Die MKT hingegen induziert lokalisierte kortikale epileptiforme Entladungen durch schnell wechselnde Magnetfelder und zeichnet sich durch hohe Zielgenauigkeit aus; ihr Sicherheitsprofil und ihre modulatorischen Effekte auf die Gehirnfunktion bedürfen jedoch weiterer Untersuchung. Dennoch konzentrieren sich die meisten Studien in diesem Bereich auf eine einzelne Behandlungsmodalität, es fehlt an ausreichender vergleichender Analyse von Gehirnfunktionsveränderungen zwischen Ruhe- und Aufgaben-Zuständen und, noch kritischer, an direkten Vergleichsstudien zwischen EKT und MKT.

Die Entwicklung der funktionellen Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS)-Technologie bietet ein leistungsfähiges Werkzeug zur Bewältigung dieser Probleme. Durch die Überwachung von Konzentrationsänderungen von oxygeniertem und deoxygeniertem Hämoglobin kann diese Technologie nicht-invasiv und in Echtzeit die regionale zerebrale Durchblutung und funktionelle Aktivierungsniveaus widerspiegeln, was sie besonders zur Beurteilung dynamischer Veränderungen der Gehirnfunktion während kognitiver Aufgaben geeignet macht. Bestehende fNIRS-Studien haben bestätigt, dass bei Patienten mit Depressionen die oxygenierte Hämoglobin-Antwort im präfrontalen Kortex während verbaler Flüssigkeitsaufgaben und Arbeitsgedächtnis-N-back-Aufgaben signifikant niedriger ist als bei gesunden Kontrollpersonen und diese Anomalie mit dem Schweregrad der Depression assoziiert ist. Während der EKT-Behandlung kann die oxygenierte Hämoglobin-Antwort im präfrontalen Kortex weiter abnehmen; der Zusammenhang zwischen dieser Veränderung und Verbesserungen der Stimmung oder kognitiven Funktion bleibt jedoch unklar. Darüber hinaus konzentrierten sich bestehende Studien hauptsächlich auf aufgabenbasierte Gehirnfunktionsanalysen, wobei Veränderungen der zerebralen Hämodynamik während der Ruhe vor und nach Neurostimulationsbehandlungen nur begrenzt Beachtung fanden, und es fehlt an systematischen Vergleichen zwischen den Auswirkungen von EKT und MKT auf die fronto-temporale Gehirnfunktion.

Vor diesem Hintergrund konzentriert sich diese Studie auf die Auswirkungen von EKT und MKT auf die fronto-temporale zerebrale Hämodynamik. Durch eine zweidimensionale Beurteilung sowohl von Ruhezustands- als auch von Aufgaben-Zustands-Bedingungen, kombiniert mit fNIRS-Technologie und multidimensionalen kognitiven und emotionalen Beurteilungsinstrumenten, zielt die Studie darauf ab, die Unterschiede in der Regulation der fronto-temporalen Gehirnfunktion zwischen den beiden Behandlungsmodalitäten aufzuklären und die Zusammenhänge zwischen Veränderungen der zerebralen Hämodynamik vor und nach der Behandlung und Verbesserungen der kognitiven Funktion und emotionalen Symptome aufzudecken. Die Ergebnisse werden neue Evidenz zur Aufklärung der neuralen Mechanismen, die Neurostimulationsverfahren zugrunde liegen, liefern, eine wissenschaftliche Grundlage für die Optimierung von Behandlungsschemata und die Entwicklung personalisierter Behandlungsstrategien bieten und schließlich dazu beitragen, die Behandlungsergebnisse und die Patientenprognose bei neuropsychiatrischen Erkrankungen zu verbessern.