スペクトル相関係数に基づくTMS

大うつ病性障害 (MDD) の治療における反復経頭蓋磁気刺激 (rTMS) の治療効果は、脳機能ネットワーク (FN) の関与に依存すると考えられています。 エンゲージメントは、rTMS 刺激周波数とその個人のターゲット ネットワークの優先振動周波数の間の相互作用に依存します。 ここでは、左背外側前頭前野 (DLPFC) の治療ターゲットを調べて、各個人の前頭頭頂制御ネットワーク (FCN) の最適な関与頻度を特定する新しい方法について報告します。 MDD の被験者 23 人を、3 ～ 17 Hz まで 0.2 Hz ずつ変化する周波数で 40 回のパルス rTMS トレインと、別の断続的シータ バースト (iTBS) 刺激で刺激し、合計 70 回の周波数質問を行いました。 FN関与は、連続高密度アレイTMS-EEG記録と、各尋問後の左DLPFCと他の脳領域の間のスペクトル相関係数（SCC）の密度の変化の測定を使用して評価されました。 すべての被験者は、尋問の頻度に関係なく、複数の FN にわたって高い SCC 値を示す周波数帯域を 1 つ以上持っていました。 10 Hz rTMS に対して臨床反応を示した被験者は、10 Hz の尋問に反応して FCN 接続を介した SCCD の増加を示しましたが、他の帯域での尋問には反応しませんでした。 FCN における SCCD の増加と、2 週間および 6 週間の治療後のうつ病症状の改善の程度の間には、強い相関関係が見られました。 これらの発見は、SCC 密度が、MDD における治療効果と関連する rTMS 刺激頻度を特定するのに役立つ可能性があることを示唆しています。 この研究では、SCCが決定したrTMS治療が大うつ病性障害の被験者に利益をもたらすかどうかを判断するために、これらの発見を使用して実現可能性を検討します。

はじめにと理論的根拠

反復経頭蓋磁気刺激 (rTMS) は、1、5、10、15、18、50 Hz (シータバースト刺激、または TBS) のさまざまな刺激周波数で投与すると、大うつ病性障害 (MDD) の症状を軽減することが報告されています。 ）すべて臨床上の利点があると報告されています。 研究デザインの違いやサンプルサイズの制限のため、これらの異なる周波数の刺激の有効性を比較することは困難ですが、1 つ以上の刺激ターゲットに適用した場合、これらの各周波数の有効性を示す重要な証拠があります。1 個々の被験者の異なる刺激周波数を比較して、複数の周波数の刺激に対して同様の臨床反応があるかどうかを判断するための直接研究は行われていません。

rTMS のすべての周波数に共通する特徴の 1 つは、刺激が進行している間、ニューロンのスパイクと進行中の振動の両方が刺激の周波数に同期していることです (Fröhlich and McCormick, 2010 ; Thut et al., 2011)。 この脳振動活動の調節が、MDD に対する rTMS の治療効果の根底にあると仮説が立てられています。 , 脳振動の同調は、さまざまな機能ネットワーク（FN）における脳活動を変化させることが示されており、振動の変化は課題パフォーマンス、局所振動活動、接続パターン、そして運動ネットワークの場合は皮質脊髄結合の変化に関連している。

rTMS 刺激の異なる周波数は、FN の関与とタスクのパフォーマンスに明確な影響を与えます。 これらの差動効果は、FN がネットワーク内およびネットワーク間の接続を媒介する 1 つ以上の優先共振周波数を持っているという事実と一致しています (Hacker et al., 2017, , , rTMS 刺激の効果は、刺激の周波数とネットワーク間の相互作用に依存します)。ターゲット FN の継続的な振動活動: 刺激されている特定の脳領域の振動パターン (脳波検査 [EEG] で測定) は、関連する FN と rTMS の関与の主要な決定要因です3。ネットワークパフォーマンスについて。

前頭頭頂制御ネットワーク (FCN) は、MDD では調節不全であり、機能不全の程度がうつ病の症状の重症度に関連しているため、MDD では特に興味深いです。 最も一般的に使用される神経解剖学的 rTMS 刺激ターゲットは、FCN の重要なハブである左背外側前頭前野 (DLPFC) です。 さらに、FCN は、他の複数の FN の機能を統合する重要な役割を果たします。 、、、10 Hz は、左側の DLPFC ターゲットを刺激するために使用される最も一般的な rTMS 刺激ですが、この周波数が FCN を関与させるのに最適であるかどうかは確立されていません。 複数の刺激周波数は FCN に異なる影響を及ぼし、FCN とデフォルト モード ネットワーク (DMN) の相互作用を興奮性から抑制性に変化させます。 この発見は、刺激の周波数を調整すると、単一の FN 内のどのノードが関与するか、rTMS 刺激が局所的かどうか、どの程度関与するかに影響するという事実と一致しています。 遠隔ネットワークモジュールに接続し、FN と関連する脳領域の間の関与を選択的に変更します。 FCN 接続は、2 Hz (デルタ バンド) から 20 Hz (ベータ バンド) までの範囲の複数の周波数によって媒介されることが知られています (Johnson et al., 2019 ; Lopez et al., 2019 ; Cooper et al., 2015 ; 18)。

本研究は、FCN内の広範な刺激周波数にわたる周波数結合の検査を通じて、MDDのrTMS治療中のFCNの関与に対するrTMS治療周波数の異なる影響を特定できるかどうかを判断するために実施されました。 最近、10 Hz rTMS の最初のセッションの前後での周波数帯域における全脳スペクトル接続性 (アルファスペクトル相関、または SC) の変化が、左 DLPFC に適用され、30 回の rTMS 治療からの予測結果が報告されたことが報告されました。 。 現在の研究では、3 Hz から TBS までの一連の rTMS の「質問」後の広い周波数スペクトルにわたるスペクトル相関を調べました。 これにより、この周波数スペクトル全体にわたるスペクトル相関係数 (SCC) を生成し、どの周波数の刺激が FCN 内で SCC の増加につながるかを判断することができました。 この研究では、次のような仮説が立てられています。 1) 各被験者の周波数応答パターンは、SCC の増加を引き起こす 1 つ以上の異なる刺激周波数を示す。 2) これらの周波数応答パターンは被験者によって異なりますが、rTMS 治療の過程を通じて被験者内で高い再現性があります。 ３）１０Ｈｚの尋問後にＦＣＮ ＳＣＣが集中的に増加した（ＳＣＣ密度の増加）被験者は、１０ＨｚのｒＴＭＳ治療に対して臨床反応を示す可能性がより高い。

研究の目的

この研究の主な目的は、10 Hz 以外の刺激周波数でのうつ病に対する rTMS 治療の実現可能性を実証することです。 目的:

1. 各被験者の周波数応答パターンが、SCC の増加を引き起こした刺激の 1 つ以上の異なる周波数を示しているかどうかを判断します。
2. これらの周波数応答パターンが被験者間で異なるかどうかを判断するため。と、
3. 標準の 10 Hz プロトコルの代替として、個別の刺激周波数での rTMS 治療の有効性を調査するための学外資金申請用のパイロット データを収集する。