Spektrális korrelációs együttható alapú TMS (STMS)

Az ismétlődő koponyán keresztüli mágneses stimuláció (rTMS) terápiás előnyei a major depressziós rendellenesség (MDD) kezelésében az agy funkcionális hálózatainak (FN-ek) bekapcsolódásától függenek. Az elköteleződés az rTMS-stimulációs frekvencia és a célhálózat preferált oszcillációs frekvenciája közötti kölcsönhatástól függ. Itt egy új módszerről számolunk be a bal dorsolaterális prefrontális kéreg (DLPFC) kezelési célpontjának kikérdezésére, hogy meghatározzuk a frontoparietális kontrollhálózat (FCN) optimális gyakoriságát minden egyén számára. 23 MDD-ben szenvedő alanyt stimuláltunk 40 impulzusos rTMS-sorozattal 3-17 Hz-es frekvencián, 0,2 Hz-es lépésekben, plusz egy külön szakaszos théta burst (iTBS) stimulációt, összesen 70 frekvencialekérdezést. Az FN-elköteleződést folyamatos, nagy sűrűségű tömb TMS-EEG felvételekkel és a bal DLPFC és más agyterületek közötti spektrális korrelációs együttható (SCC) sűrűségének változásának mérésével értékelték minden egyes lekérdezést követően. Minden alanynak volt egy vagy több olyan frekvenciasávja, amely magas SCC-értékeket mutatott több FN-n keresztül, függetlenül a lekérdezés gyakoriságától. Azok az alanyok, akik klinikai választ mutattak a 10 Hz-es rTMS-re, az SCCD növekedését mutatták az FCN-kapcsolatokhoz képest a 10 Hz-es lekérdezés hatására, de nem a többi sávban végzett lekérdezésre. Erős kapcsolat volt az SCCD FCN-ben bekövetkezett növekedése és a depressziós tünetek javulásának mértéke között mind a 2, mind a 6 hetes kezelés után. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az SCC-sűrűség hasznos lehet az rTMS-stimulációs frekvenciák azonosításában, amelyek terápiás előnyökkel járnak MDD-ben. Ez a tanulmány megvizsgálja a megvalósíthatóságot ezen eredmények felhasználásával annak meghatározására, hogy az SCC-vel meghatározott rTMS-kezelés előnyös lehet-e a súlyos depressziós zavarban szenvedő betegek számára.

BEVEZETÉS ÉS INDOKOLÁS

Az ismétlődő transzkraniális mágneses stimulációról (rTMS) beszámoltak arról, hogy enyhíti a Major Depressive Disorder (MDD) tüneteit, ha számos különböző stimulációs frekvencián alkalmazzák: 1, 5, 10, 15, 18 és 50 Hz (théta burst stimuláció vagy TBS). ) mind klinikai előnyökről számoltak be. Nehéz összehasonlítani ezeknek a különböző frekvenciájú stimulációknak a hatékonyságát a vizsgálat felépítésében és a minta méretének korlátai miatt, de jelentős bizonyítékok vannak arra, hogy ezek a frekvenciák mindegyike hatékony, ha egy vagy több stimulációs célpontra alkalmazzák.1 Nem végeztek közvetlen vizsgálatokat az egyes alanyok különböző stimulációs gyakoriságainak összehasonlítására annak megállapítására, hogy az egyéneknek hasonló klinikai válaszaik vannak-e egynél több stimulációs gyakoriságra.

Az egyik jellemző, amely az rTMS összes frekvenciájára jellemző, hogy miközben a stimuláció folyamatban van, mind a neuronális tüskék, mind a folyamatos oszcillációk szinkronban vannak a stimuláció frekvenciájával (Fröhlich és McCormick, 2010; Thut et al., 2011). Feltételezik, hogy az agyi oszcillációs aktivitásnak ez a modulációja az rTMS terápiás hatásai mögött áll az MDD-re. Kimutatták, hogy az agyi oszcillációk bevonása számos funkcionális hálózatban (FN) módosítja az agyi aktivitást, az oszcillációk változásai pedig a feladatteljesítményben, a lokális oszcillációs aktivitásban, a kapcsolódási mintákban és a motoros hálózatok esetében a corticospinalis csatolásban járnak együtt.

Az rTMS-stimuláció különböző frekvenciái határozott hatással vannak az FN-elköteleződésre és a feladatteljesítményre. Ezek a különbségi hatások összhangban vannak azzal a ténnyel, hogy az FN-eknek egy vagy több előnyben részesített rezonanciafrekvenciája van, amelyek közvetítik a kapcsolatot mind a hálózatokon belül, mind a hálózatokon keresztül (Hacker et al., 2017, , , Az rTMS stimuláció hatásai a stimuláció frekvenciája és a kölcsönhatástól függenek) a cél FN(ek) folyamatos oszcillációs aktivitása: a stimulált specifikus agyi régió oszcillációs mintázata (elektroencephalográfiával [EEG] mérve) az rTMS kapcsolatának fő meghatározója a kapcsolódó FN(ek)3 és a hatások tekintetében. a hálózati teljesítményről.

A frontoparietális kontrollhálózat (FCN) különösen érdekes az MDD-ben, mivel az MDD-ben diszregulált, és a diszfunkció mértéke összefügg a depressziós tünetek súlyosságával. A leggyakrabban használt neuroanatómiai rTMS stimulációs célpont a bal oldali dorsolaterális prefrontális kéreg (DLPFC), amely az FCN kritikus csomópontja. Ezenkívül az FCN kulcsfontosságú szerepet játszik több más FN funkciójának integrálásában. , , 10 Hz a leggyakrabban használt rTMS stimuláció, amelyet a bal DLPFC célpont stimulálására használnak, de nem állapították meg, hogy ez a frekvencia optimális-e az FCN bekapcsolásához. A többszörös stimulációs frekvenciák eltérő hatással vannak az FCN-re, megváltoztatva az FCN interakciókat az alapértelmezett módú hálózattal (DMN) serkentőről gátlóra. Ez a megállapítás összhangban van azzal a ténnyel, hogy a stimuláció frekvenciájának beállítása befolyásolja, hogy egyetlen FN-en belül mely csomópontok kapcsolódnak be, és hogy az rTMS-stimuláció milyen mértékben hat a helyi és a lokális stimulációra. távoli hálózati modulokat, és szelektíven módosítja az FN és a kapcsolódó agyi régió közötti kapcsolatot. Ismeretes, hogy az FCN-kapcsolatot több frekvencia közvetíti, amelyek 2 Hz-től (delta sáv) 20 Hz-ig (béta sáv) terjednek (Johnson és mtsai, 2019; Lopez et al., 2019; Cooper et al., 2015; 18).

A jelen vizsgálatot annak meghatározására végeztük, hogy lehetséges-e az rTMS-kezelés gyakoriságának az FCN bekapcsolódására gyakorolt ​​eltérő hatása az MDD rTMS-kezelése során, az FCN-en belüli stimulációs frekvenciák széles spektrumán belüli frekvenciacsatolás vizsgálatával. A közelmúltban jelentették, hogy a teljes agy spektrális kapcsolatának változásai a frekvenciasávban (alfa spektrális korreláció vagy SC) a bal oldali DLPFC-re alkalmazott 10 Hz-es rTMS első szakasza előtti és utáni időszaktól előre jelezték a 30 rTMS kezelésből álló kúra kimenetelét. . A jelenlegi tanulmányban széles frekvenciaspektrumon vizsgáltuk a spektrális korrelációt egy sor rTMS "lekérdezés" után, 3 Hz-től TBS-ig. Ez lehetővé tette számunkra, hogy spektrális korrelációs együtthatót (SCC) hozzunk létre ezen a frekvenciaspektrumon, és meghatározzuk, hogy a stimuláció mely frekvenciái vezetnek az SCC növekedéséhez az FCN-en belül. Ez a tanulmány azt feltételezi, hogy: 1) az egyes alanyok frekvenciaválasz mintázata egy vagy több különálló stimulációs frekvenciát mutat, amely fokozott SCC-t generált; 2) ezek a frekvencia-válasz mintázatok az egyes alanyok között eltérnek, de az alanyokon belül az rTMS-kezelés során nagymértékben reprodukálhatók; és 3) azoknál az alanyoknál, akiknél az FCN SCC (megnövekedett SCC-sűrűség) 10 Hz-es lekérdezést követően koncentráltan emelkedett, nagyobb valószínűséggel mutatnak klinikai választ a 10 Hz-es rTMS-kezelésre.

VIZSGÁLATI CÉL

Ennek a tanulmánynak az elsődleges célja annak bemutatása, hogy a depresszió rTMS-kezelése megvalósítható-e 10 Hz-től eltérő stimulációs frekvenciákon. Célok:

1. annak meghatározására, hogy az egyes alanyok frekvenciaválasz mintázata egy vagy több különálló stimulációs frekvenciát mutat-e, amely fokozott SCC-t generált;
2. annak meghatározása, hogy ezek a frekvenciaválasz mintázatok különböznek-e az egyes alanyok között; és,
3. Kísérleti adatok gyűjtése egy extramurális finanszírozási alkalmazáshoz az rTMS kezelés hatékonyságának vizsgálatára egyéni stimulációs frekvenciákon, mint a standard 10 Hz-es protokoll alternatívájaként.