TMS basado en el coeficiente de correlación espectral

Se cree que el beneficio terapéutico de la estimulación magnética transcraneal repetitiva (rTMS) para el tratamiento del trastorno depresivo mayor (MDD) depende de la participación de las redes funcionales cerebrales (FN). El compromiso depende de una interacción entre la frecuencia de estimulación de rTMS y la frecuencia oscilatoria preferida de la red objetivo para ese individuo. Informamos aquí sobre un método novedoso para interrogar al objetivo de tratamiento de la corteza prefrontal dorsolateral izquierda (DLPFC) para identificar la frecuencia óptima para el compromiso de la red de control frontoparietal (FCN) para cada individuo. 23 sujetos con MDD fueron estimulados con 40 trenes de rTMS de pulso a frecuencias que varían de 3 a 17 Hz en incrementos de 0,2 Hz, más una estimulación de ráfaga theta intermitente (iTBS) separada, para un total de 70 interrogaciones de frecuencia. El compromiso de FN se evaluó mediante grabaciones TMS-EEG de matriz continua de alta densidad y la medición del cambio en la densidad del coeficiente de correlación espectral (SCC) entre DLPFC izquierdo y otras áreas del cerebro después de cada interrogación. Todos los sujetos tenían una o más bandas de frecuencia que mostraban valores altos de SCC en múltiples FN, independientemente de la frecuencia de la interrogación. Los sujetos que mostraron una respuesta clínica a la rTMS de 10 Hz mostraron aumentos en SCCD sobre las conexiones FCN en respuesta a la interrogación de 10 Hz, pero no en respuesta a la interrogación en otras bandas. Hubo una fuerte asociación entre el aumento de SCCD en FCN y el grado de mejora en los síntomas depresivos después de 2 y 6 semanas de tratamiento. Estos hallazgos sugieren que la densidad de SCC puede ser útil para identificar las frecuencias de estimulación de rTMS que están asociadas con el beneficio terapéutico en MDD. Este estudio examinará la viabilidad utilizando estos hallazgos para determinar si el tratamiento con rTMS determinado por SCC puede beneficiar a los sujetos con trastorno depresivo mayor.

INTRODUCCIÓN Y FUNDAMENTO

Se ha informado que la estimulación magnética transcraneal repetitiva (rTMS) alivia los síntomas del trastorno depresivo mayor (MDD) cuando se administra a varias frecuencias de estimulación diferentes: 1, 5, 10, 15, 18 y 50 Hz (estimulación theta burst o TBS ) todos han informado que proporcionan un beneficio clínico. Es difícil comparar la eficacia de estas diferentes frecuencias de estimulación debido a las diferencias en el diseño del estudio y las limitaciones del tamaño de la muestra, pero existe evidencia significativa de la eficacia de cada una de estas frecuencias cuando se aplica a uno o más objetivos de estimulación.1 No se han realizado estudios directos para comparar diferentes frecuencias de estimulación en sujetos individuales para determinar si los individuos tienen respuestas clínicas similares a más de una frecuencia de estimulación.

Una característica que comparten todas las frecuencias de la rTMS es que, mientras la estimulación está en curso, tanto los picos neuronales como las oscilaciones en curso se sincronizan con la frecuencia de la estimulación (Fröhlich y McCormick, 2010; Thut et al., 2011). Se supone que esta modulación de la actividad oscilatoria cerebral es la base de los efectos terapéuticos de la rTMS para el MDD. , Se ha demostrado que el arrastre de las oscilaciones cerebrales modifica la actividad cerebral en una variedad de redes funcionales (FN), con cambios en las oscilaciones asociadas con alteraciones en el desempeño de tareas, actividad oscilatoria local, patrones de conectividad y, en el caso de las redes motoras, acoplamiento corticoespinal.

Las diferentes frecuencias de estimulación rTMS tienen efectos distintos en el compromiso de FN y el rendimiento de la tarea. Estos efectos diferenciales son consistentes con el hecho de que las FN tienen una o más frecuencias resonantes preferidas que median la conectividad tanto dentro como entre redes (Hacker et al., 2017 , , , Los efectos de la estimulación rTMS dependen de la interacción entre la frecuencia de estimulación y la actividad oscilatoria en curso de la(s) FN objetivo: el patrón oscilatorio de la región específica del cerebro que se estimula (medido con electroencefalografía [EEG]) es un determinante importante de la interacción de la rTMS con la(s) FN asociada(s)3, y los efectos sobre el rendimiento de la red.

La red de control frontoparietal (FCN) es de particular interés en MDD porque está desregulada en MDD, con el grado de disfunción relacionado con la gravedad de los síntomas depresivos. El objetivo de estimulación neuroanatómica rTMS más utilizado es la corteza prefrontal dorsolateral izquierda (DLPFC), que es un centro crítico de la FCN. Además, el FCN juega un papel crucial al integrar la función de muchos otros FN. , , 10 Hz es la estimulación rTMS más utilizada para estimular el objetivo DLPFC izquierdo, pero no se ha establecido que esta frecuencia sea óptima para activar el FCN. Múltiples frecuencias de estimulación tienen efectos diferenciales en el FCN, cambiando las interacciones de FCN con la red de modo predeterminado (DMN) de excitatorias a inhibitorias. Este hallazgo es consistente con el hecho de que el ajuste de la frecuencia de la estimulación afecta qué nodos dentro de un solo FN están comprometidos, la medida en que la estimulación rTMS involucra la estimulación local vs. módulos de red distantes, y altera selectivamente el compromiso entre un FN y una región cerebral afiliada. Se sabe que la conectividad FCN está mediada por múltiples frecuencias que van desde 2 Hz (banda delta) hasta 20 Hz (banda beta) (Johnson et al., 2019; Lopez et al., 2019; Cooper et al., 2015; 18).

El presente estudio se realizó para determinar si era posible identificar los efectos diferenciales de la frecuencia del tratamiento con rTMS en el compromiso de la FCN durante el tratamiento con rTMS de MDD, mediante el examen del acoplamiento de frecuencias en un amplio espectro de frecuencias de estimulación dentro de la FCN. Recientemente se informó que los cambios en la conectividad espectral de todo el cerebro en la banda de frecuencia (correlación espectral alfa, o SC) desde antes hasta después de la primera sesión de rTMS de 10 Hz aplicada a la DLPFC izquierda predijeron el resultado de un curso de 30 tratamientos de rTMS . En el estudio actual, examinamos la correlación espectral en un amplio espectro de frecuencias luego de una serie de "interrogaciones" de rTMS que van desde 3 Hz hasta TBS. Esto nos permitió generar un coeficiente de correlación espectral (SCC) a través de este espectro de frecuencia y determinar qué frecuencias de estimulación conducirían a un aumento de SCC dentro de la FCN. Este estudio plantea la hipótesis de que: 1) el patrón de respuesta de frecuencia de cada sujeto mostraría una o más frecuencias distintas de estimulación que generaron un aumento de SCC; 2) estos patrones de respuesta de frecuencia diferirían entre los sujetos, pero serían altamente reproducibles dentro de los sujetos durante un curso de tratamiento con rTMS; y 3) aquellos sujetos con aumentos concentrados en FCN SCC (densidad de SCC aumentada) después de la interrogación de 10 Hz tendrían más probabilidades de mostrar una respuesta clínica al tratamiento con rTMS de 10 Hz.

OBJETIVO DE ESTUDIO

El objetivo principal de este estudio es demostrar la viabilidad del tratamiento con rTMS para la depresión a frecuencias de estimulación distintas de 10 Hz. Objetivos:

1. para determinar si el patrón de respuesta de frecuencia de cada sujeto muestra una o más frecuencias distintas de estimulación que generaron un SCC aumentado;
2. para determinar si estos patrones de respuesta de frecuencia difieren entre sujetos; y,
3. Recopilar datos piloto para una solicitud de financiación externa para investigar la eficacia del tratamiento con rTMS en frecuencias de estimulación individualizadas como alternativa al protocolo estándar de 10 Hz.