스펙트럼 상관 계수 기반 TMS (STMS)

주요 우울 장애(MDD)의 치료를 위한 반복적 경두개 자기 자극(rTMS)의 치료적 이점은 뇌 기능 네트워크(FN)의 참여에 달려 있는 것으로 생각됩니다. 참여는 rTMS 자극 주파수와 해당 개인에 대한 대상 네트워크의 기본 진동 주파수 간의 상호 작용에 따라 달라집니다. 우리는 각 개인에 대한 FCN(전두정맥 제어 네트워크)의 참여를 위한 최적의 빈도를 식별하기 위해 왼쪽 배외측 전두엽 피질(DLPFC) 치료 대상을 심문하는 새로운 방법에 대해 보고합니다. MDD가 있는 23명의 피험자는 0.2Hz 증분으로 3~17Hz의 다양한 주파수에서 40개의 펄스 rTMS 열차와 별도의 간헐적 세타 버스트(iTBS) 자극으로 총 70개의 주파수 심문에 대해 자극을 받았습니다. FN 참여는 지속적인 고밀도 어레이 TMS-EEG 기록과 각 심문 후 왼쪽 DLPFC와 다른 뇌 영역 사이의 스펙트럼 상관 계수(SCC)의 밀도 변화 측정을 사용하여 평가되었습니다. 모든 피험자는 심문 빈도에 관계없이 여러 FN에서 높은 SCC 값을 나타내는 하나 이상의 주파수 대역을 가졌습니다. 10Hz rTMS에 대한 임상 반응을 보인 피험자는 10Hz 심문에 대한 응답으로 FCN 연결을 통한 SCCD의 증가를 보였지만 다른 대역의 심문에 대한 응답에서는 그렇지 않았습니다. FCN의 SCCD 증가와 2주 및 6주 치료 후 우울 증상의 개선 정도 사이에는 강한 연관성이 있었습니다. 이러한 결과는 SCC 밀도가 MDD의 치료 이점과 관련된 rTMS 자극 빈도를 식별하는 데 유용할 수 있음을 시사합니다. 이 연구는 SCC 결정 rTMS 치료가 주요 우울 장애가 있는 피험자에게 도움이 될 수 있는지 여부를 결정하기 위해 이러한 결과를 사용하여 실행 가능성을 조사할 것입니다.

서론 및 이론적 근거

반복적 경두개 자기 자극(rTMS)은 1, 5, 10, 15, 18 및 50Hz(세타 버스트 자극 또는 TBS)와 같은 다양한 자극 빈도로 투여될 때 주요 우울 장애(MDD)의 증상을 완화시키는 것으로 보고되었습니다. ) 모두 임상적 이점을 제공하는 것으로 보고되었습니다. 연구 설계의 차이와 샘플 크기의 제한으로 인해 이러한 다양한 자극 빈도의 효능을 비교하기는 어렵지만, 하나 이상의 자극 대상에 적용될 때 이러한 빈도 각각에 대한 효능에 대한 상당한 증거가 있습니다.1 개인이 하나 이상의 자극 빈도에 대해 유사한 임상 반응을 보이는지 여부를 결정하기 위해 개별 피험자에서 서로 다른 자극 빈도를 비교하는 일대일 연구는 없었습니다.

rTMS의 모든 주파수에서 공유되는 한 가지 특징은 자극이 진행되는 동안 신경 스파이크와 진행 중인 진동이 모두 자극 주파수와 동기화된다는 것입니다(Fröhlich and McCormick, 2010; Thut et al., 2011). 이러한 대뇌 진동 활동의 조절은 MDD에 대한 rTMS의 치료 효과의 기초가 되는 것으로 가정됩니다. , 뇌 진동의 동조는 다양한 기능적 네트워크(FN)에서 뇌 활동을 수정하는 것으로 나타났으며, 작업 수행, 국소 진동 활동, 연결 패턴 및 모터 네트워크의 경우 피질 척수 결합의 변경과 관련된 진동의 변화와 함께.

rTMS 자극의 다른 주파수는 FN 참여 및 작업 성능에 뚜렷한 영향을 미칩니다. 이러한 차등 효과는 FN이 네트워크 내에서 그리고 네트워크 전체에서 연결성을 중재하는 하나 이상의 선호하는 공진 주파수를 갖는다는 사실과 일치합니다(Hacker et al., 2017, , , rTMS 자극의 효과는 자극 주파수와 표적 FN(들)의 진행 중인 진동 활동: 자극되는 특정 뇌 영역의 진동 패턴(뇌파[EEG]로 측정)은 관련 FN(들)3과 rTMS 결합의 주요 결정 요인이며 효과 네트워크 성능에.

FCN(frontoparietal control network)은 우울 증상의 중증도와 관련된 기능 장애 정도와 함께 MDD에서 조절 장애가 있기 때문에 MDD에서 특히 중요합니다. 가장 일반적으로 사용되는 신경해부학적 rTMS 자극 표적은 FCN의 중요한 허브인 왼쪽 배외측 전두엽 피질(DLPFC)입니다. 또한 FCN은 여러 다른 FN의 기능을 통합하는 중요한 역할을 합니다. , , 10Hz는 왼쪽 DLPFC 타겟을 자극하는 데 가장 일반적으로 사용되는 rTMS 자극이지만 이 주파수가 FCN을 연결하는 데 최적이라는 것은 확립되지 않았습니다. 다중 자극 주파수는 FCN에 대해 차등 효과를 가지며 기본 모드 네트워크(DMN)와의 FCN 상호 작용을 흥분에서 억제로 변경합니다. 이 결과는 자극 빈도를 조정하면 단일 FN 내의 어떤 노드가 참여하는지, rTMS 자극이 로컬 대 원거리 네트워크 모듈, 그리고 선택적으로 FN과 제휴 뇌 영역 사이의 참여를 변경합니다. FCN 연결성은 2Hz(델타 대역)에서 20Hz(베타 대역)에 이르는 다중 주파수에 의해 매개되는 것으로 알려져 있다(Johnson et al., 2019; Lopez et al., 2019; Cooper et al., 2015; 18).

본 연구는 FCN 내에서 광범위한 자극 주파수 스펙트럼에 걸친 주파수 결합 검사를 통해 MDD의 rTMS 치료 동안 FCN의 참여에 대한 rTMS 치료 빈도의 차등 효과를 확인할 수 있는지 여부를 결정하기 위해 수행되었습니다. 최근에 왼쪽 DLPFC에 적용된 10Hz rTMS의 첫 번째 세션에서 주파수 대역(알파 스펙트럼 상관 또는 SC)의 전뇌 스펙트럼 연결성 변화가 30개의 rTMS 치료 과정에서 예측된 결과로 보고되었습니다. . 현재 연구에서 우리는 3Hz에서 TBS에 이르는 일련의 rTMS "심문"에 따라 광범위한 주파수 스펙트럼에 걸쳐 스펙트럼 상관 관계를 조사했습니다. 이를 통해 우리는 이 주파수 스펙트럼에 걸쳐 스펙트럼 상관 계수(SCC)를 생성하고 FCN 내에서 증가된 SCC로 이어질 자극 주파수를 결정할 수 있었습니다. 이 연구는 다음과 같은 가설을 세웁니다. 1) 각 피험자의 주파수 응답 패턴은 증가된 SCC를 생성하는 하나 이상의 뚜렷한 자극 주파수를 나타낼 것입니다. 2) 이러한 주파수 응답 패턴은 피험자마다 다르지만 rTMS 치료 과정에서 피험자 내에서 매우 재현 가능합니다. 3) 10Hz 심문 후 FCN SCC(증가된 SCC 밀도)가 집중적으로 증가한 피험자는 10Hz rTMS 치료에 대한 임상 반응을 보일 가능성이 더 큽니다.

학습 목표

이 연구의 주요 목적은 10Hz 이외의 자극 주파수에서 우울증에 대한 rTMS 치료의 타당성을 입증하는 것입니다. 목표:

1. 각 피험자의 주파수 응답 패턴이 증가된 SCC를 생성하는 하나 이상의 뚜렷한 자극 주파수를 나타내는지 여부를 결정하기 위해;
2. 이러한 주파수 응답 패턴이 주제마다 다른지 확인합니다. 그리고,
3. 표준 10Hz 프로토콜의 대안으로 개별화된 자극 주파수에서 rTMS 치료의 효능을 조사하기 위해 교외 기금 신청을 위한 파일럿 데이터를 수집합니다.