Spektrikorrelaatiokerroinpohjainen TMS (STMS)

Toistuvan transkraniaalisen magneettistimulaation (rTMS) terapeuttisen hyödyn vakavan masennushäiriön (MDD) hoidossa uskotaan riippuvan aivojen toiminnallisten verkkojen (FN) sitoutumisesta. Sitoutuminen riippuu rTMS-stimulaatiotaajuuden ja kyseisen henkilön kohdeverkon ensisijaisen värähtelytaajuuden välisestä vuorovaikutuksesta. Raportoimme tässä uudesta menetelmästä vasemman dorsolateraalisen prefrontaalisen aivokuoren (DLPFC) hoitokohteen tutkimiseksi, jotta voidaan tunnistaa optimaalinen taajuus frontoparietaalisen ohjausverkon (FCN) kytkeytymiselle kullekin yksilölle. 23 koehenkilöä, joilla oli MDD, stimuloitiin 40 pulssi-rTMS-junalla taajuuksilla, jotka vaihtelivat välillä 3-17 Hz 0,2 Hz:n välein, sekä erillisellä jaksoittaisella thetapurskeella (iTBS) stimulaatiolla yhteensä 70 taajuuskyselyä varten. FN:n sitoutumista arvioitiin käyttämällä jatkuvia suuritiheyksisiä TMS-EEG-tallenteita ja mittaamalla spektrikorrelaatiokertoimen (SCC) tiheyden muutos vasemman DLPFC:n ja muiden aivoalueiden välillä kunkin kyselyn jälkeen. Kaikilla koehenkilöillä oli yksi tai useampi taajuuskaista, joka osoitti korkeita SCC-arvoja useissa FN:issä riippumatta kyselyn taajuudesta. Ne koehenkilöt, jotka osoittivat kliinistä vastetta 10 Hz:n rTMS:ään, osoittivat lisääntynyttä SCCD:tä FCN-yhteyksien kautta vasteena 10 Hz:n kyselyyn, mutta ei vastauksena muiden taajuuksien kyselyyn. FCN:n SCCD:n lisääntymisen ja masennusoireiden paranemisasteen välillä oli vahva yhteys sekä 2 että 6 viikon hoidon jälkeen. Nämä havainnot viittaavat siihen, että SCC-tiheys voi olla hyödyllinen tunnistamaan rTMS-stimulaatiotaajuudet, jotka liittyvät terapeuttiseen hyötyyn MDD:ssä. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan näiden löydösten toteutettavuutta sen määrittämiseksi, voiko SCC:n määrittämä rTMS-hoito hyötyä koehenkilöille, joilla on vakava masennushäiriö.

JOHDANTO JA PERUSTELUT

Toistuvan transkraniaalisen magneettistimulaation (rTMS) on raportoitu lievittävän vakavan masennushäiriön (MDD) oireita, kun sitä annetaan useilla eri stimulaatiotaajuuksilla: 1, 5, 10, 15, 18 ja 50 Hz (theta-purske-stimulaatio tai TBS ) kaikki ovat raportoineet tarjoavan kliinistä hyötyä. Näiden erilaisten stimulaatiotaajuuksien tehokkuutta on vaikea verrata tutkimussuunnitelman erojen ja otoskoon rajoitusten vuoksi, mutta on olemassa merkittävää näyttöä tehokkuudesta jokaisella näistä taajuuksista, kun niitä käytetään yhteen tai useampaan stimulaatiokohteeseen.1 Yksittäisten koehenkilöiden erilaisten stimulaatiotaajuuksien vertailua varten ei ole tehty keskinäisiä tutkimuksia sen määrittämiseksi, onko yksilöillä samanlaiset kliiniset vasteet useammalle kuin yhdelle stimulaatiotaajuudelle.

Eräs piirre, joka on yhteinen kaikille rTMS:n taajuuksille, on se, että kun stimulaatio on käynnissä, sekä hermosolujen piikkejä että jatkuvat värähtelyt synkronoidaan stimulaation taajuuteen (Fröhlich ja McCormick, 2010; Thut et al., 2011). Tämän aivojen värähtelyaktiivisuuden modulaation oletetaan olevan taustalla rTMS:n terapeuttisille vaikutuksille MDD:lle. , Aivojen värähtelyjen kiinnittymisen on osoitettu muokkaavan aivojen toimintaa useissa toiminnallisissa verkoissa (FN:t), ja värähtelyjen muutokset liittyvät tehtävän suorituskyvyn muutoksiin, paikalliseen värähtelyaktiivisuuteen, yhteyskuvioihin ja motoristen verkkojen tapauksessa kortikospinaaliseen kytkentään.

Eri taajuuksilla rTMS-stimulaatiolla on selvät vaikutukset FN:n sitoutumiseen ja tehtävien suorittamiseen. Nämä erovaikutukset ovat sopusoinnussa sen tosiasian kanssa, että FN:illä on yksi tai useampi edullinen resonanssitaajuus, joka välittää yhteyksiä sekä verkkojen sisällä että niiden välillä (Hacker et al., 2017, , , rTMS-stimulaation vaikutukset riippuvat stimulaation ja stimulaation taajuuden välisestä vuorovaikutuksesta). kohde-FN:n jatkuva värähtelevä aktiivisuus: tietyn stimuloitavan aivoalueen värähtelykuvio (mitattuna elektroenkefalografialla [EEG]) on tärkeä tekijä rTMS:n sitoutumisessa siihen liittyviin FN(e)3:iin ja vaikutuksiin. verkon suorituskyvystä.

Frontoparietaalinen ohjausverkko (FCN) on erityisen kiinnostava MDD:ssä, koska se on säädellyt MDD:ssä, ja toimintahäiriön aste liittyy masennusoireiden vakavuuteen. Yleisimmin käytetty neuroanatominen rTMS-stimulaatiokohde on vasen dorsolateraalinen prefrontaalinen aivokuori (DLPFC), joka on FCN:n kriittinen keskus. Lisäksi FCN:llä on ratkaiseva rooli useiden muiden FN:ien toiminnan yhdistämisessä. , , 10 Hz on yleisin rTMS-stimulaatio, jota käytetään stimuloimaan vasenta DLPFC-kohdetta, mutta ei ole osoitettu, että tämä taajuus on optimaalinen FCN:n kytkemiseen. Useilla stimulaatiotaajuuksilla on erilaisia ​​vaikutuksia FCN:ään, mikä muuttaa FCN-vuorovaikutuksia oletustilan verkon (DMN) kanssa kiihottavasta estäväksi. Tämä havainto on sopusoinnussa sen tosiasian kanssa, että stimulaation taajuuden säätäminen vaikuttaa siihen, mitkä solmut yksittäisessä FN:ssä ovat kytkettyinä, missä määrin rTMS-stimulaatio kytkeytyy paikalliseen vs. kaukaisia ​​verkkomoduuleja ja muuttaa valikoivasti FN:n ja siihen liittyvän aivoalueen välistä yhteyttä. FCN-yhteyden tiedetään välittävän useat taajuudet, jotka vaihtelevat 2 Hz:stä (deltakaista) 20 Hz:iin (beetakaista) (Johnson et al., 2019; Lopez et ai., 2019; Cooper et ai., 2015; 18).

Tämä tutkimus suoritettiin sen määrittämiseksi, oliko mahdollista tunnistaa rTMS-hoidon taajuuden erilaiset vaikutukset FCN:n kytkeytymiseen MDD:n rTMS-hoidon aikana tutkimalla taajuuskytkentää laajalla stimulaatiotaajuuksien kirjolla FCN:ssä. Äskettäin raportoitiin, että muutokset koko aivojen spektriyhteydessä taajuuskaistalla (alfaspektrikorrelaatio eli SC) ennen ensimmäistä 10 Hz rTMS:n istuntoa vasemmalle DLPFC:lle sovelletun ensimmäisen istunnon jälkeen ennustivat lopputuloksen 30 rTMS-hoidon kurssista. . Tässä tutkimuksessa tutkimme spektrikorrelaatiota laajalla taajuusspektrillä sarjan rTMS "kyselyitä" jälkeen, jotka vaihtelivat 3 Hz:stä TBS:ään. Tämä antoi meille mahdollisuuden luoda spektrikorrelaatiokertoimen (SCC) tälle taajuusspektrille ja määrittää, mitkä stimulaatiotaajuudet johtaisivat lisääntyneeseen SCC:hen FCN:ssä. Tässä tutkimuksessa oletetaan, että: 1) kunkin kohteen taajuusvastekuvio osoittaisi yhtä tai useampaa erillistä stimulaatiotaajuutta, joka synnytti lisääntyneen SCC:n; 2) nämä taajuusvastemallit vaihtelevat koehenkilöiden välillä, mutta ne olisivat erittäin toistettavissa koehenkilöiden sisällä rTMS-hoidon aikana; ja 3) niillä koehenkilöillä, joiden FCN SCC (lisääntynyt SCC-tiheys) lisääntyy voimakkaasti 10 Hz:n kyselyn jälkeen, olisi todennäköisemmin kliininen vaste 10 Hz:n rTMS-hoidolle.

TUTKIMUKSEN TAVOITE

Tämän tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on osoittaa masennuksen rTMS-hoidon toteutettavuus muilla stimulaatiotaajuuksilla kuin 10 Hz. Tavoitteet:

1. sen määrittämiseksi, osoittaako kunkin kohteen taajuusvastekuvio yhtä tai useampaa erillistä stimulaatiotaajuutta, joka synnytti lisääntyneen SCC:n;
2. sen määrittämiseksi, eroavatko nämä taajuusvastemallit koehenkilöiden välillä; ja,
3. Kerää pilottidataa ulkopuolista rahoitushakemusta varten rTMS-hoidon tehokkuuden tutkimiseksi yksilöllisillä stimulaatiotaajuuksilla vaihtoehtona tavalliselle 10 Hz:n protokollalle.