TMS basé sur le coefficient de corrélation spectrale (STMS)

On pense que le bénéfice thérapeutique de la stimulation magnétique transcrânienne répétitive (SMTr) pour le traitement du trouble dépressif majeur (TDM) dépend de l'engagement des réseaux fonctionnels cérébraux (FN). L'engagement dépend d'une interaction entre la fréquence de stimulation rTMS et la fréquence oscillatoire préférée du réseau cible pour cet individu. Nous rapportons ici une nouvelle méthode pour interroger la cible de traitement du cortex préfrontal dorsolatéral gauche (DLPFC) afin d'identifier la fréquence optimale d'engagement du réseau de contrôle frontopariétal (FCN) pour chaque individu. 23 sujets atteints de TDM ont été stimulés avec 40 trains d'impulsions SMTr à des fréquences variant de 3 à 17 Hz par incréments de 0,2 Hz, plus une stimulation intermittente séparée en rafale thêta (iTBS), pour un total de 70 interrogations de fréquence. L'engagement FN a été évalué à l'aide d'enregistrements TMS-EEG continus à haute densité et de la mesure du changement de densité du coefficient de corrélation spectrale (SCC) entre le DLPFC gauche et d'autres zones du cerveau après chaque interrogation. Tous les sujets avaient une ou plusieurs bandes de fréquences qui présentaient des valeurs SCC élevées sur plusieurs FN, quelle que soit la fréquence d'interrogation. Les sujets qui ont montré une réponse clinique à la SMTr à 10 Hz ont montré des augmentations de SCCD sur les connexions FCN en réponse à une interrogation à 10 Hz, mais pas en réponse à une interrogation dans d'autres bandes. Il y avait une forte association entre l'augmentation du SCCD dans le FCN et le degré d'amélioration des symptômes dépressifs après 2 et 6 semaines de traitement. Ces résultats suggèrent que la densité de SCC peut être utile pour identifier les fréquences de stimulation rTMS qui sont associées à un bénéfice thérapeutique dans le TDM. Cette étude examinera la faisabilité en utilisant ces résultats pour déterminer si le traitement SMTr déterminé par le CSC peut bénéficier aux sujets atteints de trouble dépressif majeur.

INTRODUCTION ET JUSTIFICATION

Il a été rapporté que la stimulation magnétique transcrânienne répétitive (rTMS) soulageait les symptômes du trouble dépressif majeur (TDM) lorsqu'elle était administrée à différentes fréquences de stimulation : 1, 5, 10, 15, 18 et 50 Hz (stimulation thêta en rafale, ou TBS ) ont tous signalé qu'ils apportaient un bénéfice clinique. Il est difficile de comparer l'efficacité de ces différentes fréquences de stimulation en raison des différences dans la conception des études et des limites de la taille de l'échantillon, mais il existe des preuves significatives de l'efficacité de chacune de ces fréquences lorsqu'elles sont appliquées à une ou plusieurs cibles de stimulation.1 Il n'y a pas eu d'études directes pour comparer différentes fréquences de stimulation chez des sujets individuels afin de déterminer si les individus ont des réponses cliniques similaires à plus d'une fréquence de stimulation.

Une caractéristique commune à toutes les fréquences de SMTr est que, pendant que la stimulation est en cours, les pics neuronaux et les oscillations en cours sont synchronisés avec la fréquence de stimulation (Fröhlich et McCormick, 2010 ; Thut et al., 2011). Cette modulation de l'activité oscillatoire cérébrale est supposée sous-tendre les effets thérapeutiques de la SMTr pour le TDM. , Il a été démontré que l'entraînement des oscillations cérébrales modifie l'activité cérébrale dans une variété de réseaux fonctionnels (FN), avec des changements dans les oscillations associés à des altérations de la performance des tâches, de l'activité oscillatoire locale, des modèles de connectivité et, dans le cas des réseaux moteurs, du couplage corticospinal.

Différentes fréquences de stimulation rTMS ont des effets distincts sur l'engagement FN et la performance des tâches. Ces effets différentiels sont cohérents avec le fait que les FN ont une ou plusieurs fréquences de résonance préférées qui assurent la connectivité à la fois au sein et entre les réseaux (Hacker et al., 2017 , , , Les effets de la stimulation rTMS dépendent de l'interaction entre la fréquence de stimulation et l'activité oscillatoire continue du ou des FN cibles : le schéma oscillatoire de la région spécifique du cerveau stimulée (tel que mesuré par électroencéphalographie [EEG]) est un déterminant majeur de l'engagement de la SMTr avec le ou les FN associés3, et les effets sur les performances du réseau.

Le réseau de contrôle frontopariétal (FCN) présente un intérêt particulier dans le TDM car il est dérégulé dans le TDM, le degré de dysfonctionnement étant lié à la sévérité des symptômes dépressifs. La cible de stimulation de la SMTr neuroanatomique la plus couramment utilisée est le cortex préfrontal dorsolatéral gauche (DLPFC), qui est une plaque tournante essentielle du FCN. De plus, le FCN joue un rôle crucial en intégrant la fonction de plusieurs autres FN. , , 10 Hz est la stimulation rTMS la plus couramment utilisée pour stimuler la cible DLPFC gauche, mais il n'a pas été établi que cette fréquence est optimale pour engager le FCN. Les fréquences de stimulation multiples ont des effets différentiels sur le FCN, modifiant les interactions du FCN avec le réseau en mode par défaut (DMN) d'excitateur à inhibiteur. Cette découverte est cohérente avec le fait que l'ajustement de la fréquence de stimulation affecte les nœuds au sein d'un seul FN qui sont engagés, la mesure dans laquelle la stimulation rTMS engage locale vs. modules de réseau distants et modifie sélectivement l'engagement entre un FN et une région cérébrale affiliée. La connectivité FCN est connue pour être médiée par plusieurs fréquences allant de 2 Hz (bande delta) à 20 Hz (bande bêta) (Johnson et al., 2019 ; Lopez et al., 2019 ; Cooper et al., 2015 ; 18).

La présente étude a été réalisée pour déterminer s'il était possible d'identifier les effets différentiels de la fréquence de traitement rTMS sur l'engagement du FCN pendant le traitement rTMS du MDD, grâce à l'examen du couplage de fréquence sur un large spectre de fréquences de stimulation au sein du FCN. Il a été récemment rapporté que des changements dans la connectivité spectrale du cerveau entier dans la bande de fréquence (corrélation spectrale alpha, ou SC) d'avant à après la première session de rTMS à 10 Hz appliquée au DLPFC gauche prédisaient le résultat d'un cours de 30 traitements rTMS . Dans l'étude actuelle, nous avons examiné la corrélation spectrale sur un large spectre de fréquences après une série d'« interrogations » SMTr allant de 3 Hz à TBS. Cela nous a permis de générer un coefficient de corrélation spectrale (SCC) sur ce spectre de fréquences et de déterminer quelles fréquences de stimulation conduiraient à une augmentation du SCC dans le FCN. Cette étude émet l'hypothèse que : 1) le modèle de réponse en fréquence de chaque sujet montrerait une ou plusieurs fréquences distinctes de stimulation qui ont généré une augmentation du SCC ; 2) ces schémas de réponse en fréquence différeraient d'un sujet à l'autre, mais seraient hautement reproductibles chez les sujets au cours d'un traitement par SMTr ; et, 3) les sujets présentant des augmentations concentrées de FCN SCC (densité accrue de SCC) après un interrogatoire à 10 Hz seraient plus susceptibles de présenter une réponse clinique au traitement par SMTr à 10 Hz.

OBJECTIF DE L'ÉTUDE

L'objectif principal de cette étude est de démontrer la faisabilité du traitement rTMS pour la dépression à des fréquences de stimulation autres que 10 Hz. Objectifs:

1. pour déterminer si le modèle de réponse en fréquence de chaque sujet montre une ou plusieurs fréquences distinctes de stimulation qui ont généré un SCC accru ;
2. pour déterminer si ces modèles de réponse en fréquence diffèrent selon les sujets ; et,
3. Recueillir des données pilotes pour une demande de financement extra-muros afin d'étudier l'efficacité du traitement SMTr à des fréquences de stimulation individualisées comme alternative au protocole standard de 10 Hz.