Toiminnallisten muutosten tutkiminen frontotemporaalisessa aivokuorella masennuspotilailla sähkö- tai magneettikohtaushoidon jälkeen käyttäen toiminnallista lähi-infrapunaspektroskopiaa (fNIRS)

Neuropsykiatristen häiriöiden maailmanlaajuinen taakka jatkaa kasvuaan. Masennus kuuluu johtaviin syihin maailmanlaajuiseen sairastavuuteen mitattuna elinvuosien määrällä, joita eletään vammautuneena, ja sen yleisyys kasvoi yli 36 % vuosina 2010–2021. Masennus ilmenee paitsi perusoireina, kuten alentuneena mielialana ja kiinnostuksen menetyksenä, myös yleisesti mukana on kognitiivista heikentymistä, joka usein ilmenee heikentymisenä suorituskyvyssä, tarkkaavaisuudessa, muistissa ja tiedonkäsittelyn nopeudessa. Näiden kognitiivisten puutosten vakavuus vaikuttaa suoraan potilaiden hoitovasteeseen, sosiaalisen toimintakyvyn palautumiseen ja pitkän aikavälin ennusteeseen, mikä tekee niistä keskeisen tekijän, joka rajoittaa potilaiden paluuta normaaliin elämään.

Kliinisesti kognitiivisten oireiden korostamiseen ja arviointiin on kuitenkin edelleen merkittävä aukko. Vaikka olemassa olevat kognitiiviset arviointityökalut sisältävät subjektiivisia itseraportointikyselyitä, yksittäisiä neuropsykologisia testejä ja testipatteristoja, niillä on yleensä rajoituksia: jotkin työkalut ovat aikaa vieviä ja vaikeasti sovitettavissa nopean kliinisen seulonnan tarpeisiin; toisilla puuttuu riittävästi kliinistä näyttöä ja normatiivista tietoa käytön tukemiseksi, mikä johtaa riittämättömään diagnostiseen spesifisyyteen ja kyvyttömyyteen tarkasti vastata eri neuropsykiatristen häiriöiden kognitiivisen heikentymisen piirteisiin. Siksi neurotieteen ja teknologian edistymisen myötä yksinkertaisten, tehokkaiden ja spesifisten kognitiivisten arviointityökalujen ja aivotoiminnan seurantamenetelmien kehittäminen on muodostunut kiireelliseksi kliiniseksi tarpeeksi.

Terapeuttisella alueella neurostimulaatiohoidot ovat vähitellen nousseet tärkeäksi täydentäjäksi lääkehoitolle ja kognitiivis-käyttäytymisterapialle. Näistä modifioitu sähköšokkiterapia (ECT) ja magneettikohtaushoito (MST) ovat laajalti käytössä masennuksen hoidossa nopean vaikutuksen alkuunpanon ja merkittävän tehokkuutensa vuoksi. Klassisena neurostimulaatiomenetelmänä ECT voi nopeasti lievittää masennusoireita, erityisesti itsemurha-ajatuksia; kuitenkin sen lyhytaikaiset vaikutukset kognitiiviseen toimintaan ja taustalla olevat aivomekanismit ovat kiistanalaisia. MST puolestaan aiheuttaa paikallisia aivokuoren epileptiformisia purkauksia nopeasti muuttuvien magneettikenttien kautta ja sen tunnusmerkkejä ovat korkea kohdistustarkkuus; kuitenkin sen turvallisuusprofiili ja säätelevät vaikutukset aivotoimintaan vaativat lisätutkimusta. Useimmat tämän alan tutkimukset keskittyvät kuitenkin yhteen hoitomuotoon, puuttuu riittävää vertailevaa analyysia aivotoiminnan muutoksista lepotilassa ja tehtävätilassa, ja mikä tärkeintä, puuttuu suoria vertailevia tutkimuksia ECT:n ja MST:n välillä.

Toiminnallisen lähi-infrapunaspektroskopian (fNIRS) teknologian kehitys tarjoaa tehokkaan työkalun näiden ongelmien ratkaisemiseksi. Seuraten hapettuneen ja hapettoman hemoglobiinin pitoisuuksien muutoksia, tämä tekniikka voi ei-invasiivisesti ja reaaliaikaisesti heijastaa alueellista aivoverenvirtausta ja toiminnallista aktivaatiotasoa, mikä tekee siitä erityisen sopivan arvioimaan aivotoiminnan dynaamisia muutoksia kognitiivisten tehtävien aikana. Olemassa olevat fNIRS-tutkimukset ovat vahvistaneet, että masennuspotilailla hapettuneen hemoglobiinin vaste etuaivolohkossa on merkittävästi alhaisempi kuin terveillä verrokkiryhmillä sanavirtatehtävissä ja työmuisti N-back-tehtävissä, ja tämä poikkeavuus liittyy masennuksen vakavuuteen. ECT-hoidon aikana hapettuneen hemoglobiinin vaste etuaivolohkossa voi edelleen laskea; kuitenkin tämän muutoksen ja mielialan tai kognitiivisen toiminnan paranemisen välinen korrelaatio on edelleen epäselvä. Lisäksi olemassa olevat tutkimukset ovat keskittyneet pääasiassa tehtäväpohjaiseen aivotoiminta-analyysiin, ja neurostimulaatiohoitojen ennen ja jälkeen lepotilassa tapahtuviin aivojen hemodynaamisiin muutoksiin on kiinnitetty rajallisesti huomiota, ja puuttuu systemaattisia vertailuja ECT:n ja MST:n vaikutuksista otsa- ja ohimolohkojen aivotoimintaan.

Tässä yhteydessä tämä tutkimus keskittyy ECT:n ja MST:n vaikutuksiin otsa-ohimolohkojen aivojen hemodynamiikkaan. Kaksisuuntaisen arvioinnin kautta sekä lepotilan että tehtävätilan olosuhteissa, yhdistettynä fNIRS-teknologiaan ja moniulotteisiin kognitiivisiin ja emotionaalisiin arviointityökaluihin, tutkimuksen tavoitteena on selventää kahden hoitomuodon välisiä eroja otsa-ohimolohkojen aivotoiminnan säätelyssä ja paljastaa hoitojen ennen ja jälkeen tapahtuvien aivojen hemodynaamisten muutosten ja kognitiivisen toiminnan sekä emotionaalisten oireiden paranemisen väliset yhteydet. Löydökset tarjoavat uutta näyttöä neurostimulaatiohoitojen taustalla olevien hermostollisten mekanismien selventämiseen, tarjoavat tieteellisen perustan hoitosuunnitelmien optimoimiselle ja personoitujen hoitostrategioiden kehittämiselle, ja lopulta edistävät neuropsykiatristen häiriöiden hoitotulosten ja potilaiden ennusteen parantamista.