우울증에서 정신 방황의 신경 조절

기본 모드 네트워크(DMN)는 "수동적" 상태에서 처음 식별된 구조적 및 기능적으로 연결된 뇌 영역의 네트워크입니다. 초기 발견 이후 DMN의 개념화는 시간이 지남에 따라 발전했습니다. DMN은 이제 자발적이고 스스로 생성된 생각(즉, 떠돌아다니는 것)과 과거, 미래, 타인과의 관계에서 자신에 대해 생각합니다. DMN이 인지에 관여한다는 사실을 감안할 때 연구자들은 주요 우울 장애(MDD)와 같은 인지 문제와 관련된 정신 장애에서 DMN의 역할을 조사했습니다.

MDD는 사람들이 지속적으로 부정적인 기분이나 흥미나 즐거움의 상실, 무가치함과 죄책감에 대한 생각 및/또는 자살 생각을 경험하는 기분 장애입니다. 대부분의 문헌은 현재 우울한 개인이 휴식 시 DMN 휴식 상태 기능적 연결성을 증가시키고 부정적인 자극을 처리할 때 DMN 활성화가 더 크다고 제안합니다. 연구자들은 이 DMN 과잉 행동이 우울한 개인이 부적응적 정신 방황(즉, 개인이 작업에 집중해야 할 때 작업과 무관한 생각) 및 반추(예: 부정적, 반복적, 자기 중심적 사고). 일반적으로 딴생각은 불행과 관련이 있습니다. 되새김은 현재 우울 에피소드의 유지와 관련이 있으며 미래의 우울 에피소드를 예측합니다. 따라서 DMN 활동의 조정을 통해 이러한 형태의 부정적인 인식을 변경하면 MDD가 있는 개인에게 도움이 될 수 있습니다.

DMN 활동을 조절하는 한 가지 방법은 뇌 자극을 사용하는 것입니다. 연구자들은 이전에 DMN 뇌 영역의 tDCS(transcranial Direct Current Stimulation)를 사용하여 커뮤니티 샘플에서 작지만 상당한 딴생각 행동을 감소시켰습니다. 그러나 tDCS는 공간 특이성이 낮고 tDCS가 실제로 DMN 활동의 변화를 통해 딴생각을 바꾸는지 결정하는 데 신경영상을 사용하지 않았습니다. LIFUP(Low Intensity Focused Ultrasound Pulsation)은 TMS(Transcranial Magnetic Stimulation) 및 tDCS와 같은 다른 비침습적 뇌 자극 방법과 달리 공간 특이성이 높은 새로운 비침습적 뇌 자극 방법입니다. 특히 LIFUP은 직경이 몇 밀리미터인 뇌 영역에 음향 에너지를 전달할 수 있습니다. 이 방법은 최소한의 의식 상태에 있는 환자의 의식을 회복하기 위해 시상에 적용되었으며, 연구자들은 편도체, 복부 선조체 및 내후각 피질에 적용되는 여러 IRB 승인 연구에서 이 방법을 사용하고 있습니다.

구체적인 목표:

이 제안된 연구의 구체적인 목표는 우울증에서 부정적인 인지를 변화시키는 LIFUP의 가능성과 치료 가능성을 조사하는 것입니다. 구체적으로 조사관은 DMN 활동을 조절하는 것이 부적응적 정신 방황을 변화시킬 수 있는지 연구할 것입니다. 연구자들은 주요 DMN 결절인 후대상피질(PCC)의 DOWN-변조가 인지-감정 작업 동안 DMN 휴식 상태의 기능적 연결성, 관류 및 활성화를 감소시킬 것이라는 가설을 세웠습니다(아래 설명 참조). 연구자들은 또한 PCC의 DOWN 변조가 정신 방황 감소 및 마음 챙김 증가와 관련이 있을 것이라는 가설을 세웠습니다. 마지막으로 조사관은 PCC의 UP 변조에 대해 그 반대가 사실일 것이라는 가설을 세웁니다.

취재:

18세에서 64세 사이의 20명의 참가자(n = 40명의 건강한 대조군, n = MDD가 있는 개인 40명)를 모집합니다. DSM-5 장애에 대한 구조화된 임상 인터뷰, 연구 버전(SCID-5-RV)10이 적격성을 결정하는 데 사용됩니다.

과목 등록:

참가자는 MGH의 이메일 공지, 대학 웹사이트 게시, MGH 및 커뮤니티(예: 커뮤니티 센터, 공공 도서관, 커피숍, 레스토랑 및 빨래방)에 게시된 전단지(첨부 전단지 참조)를 통해 모집됩니다. 추가 적격성 평가를 위한 시간을 정하기 전에 피험자가 포함 및 제외 기준을 충족할 가능성을 효율적으로 확인하기 위해 전화 선별이 수행됩니다.

프로토콜 절차를 수행하기 전에 정보에 입각한 동의를 얻습니다. 피험자에 대한 연구 참여의 위험과 이점을 간단한 용어로 설명하기 위해 정보에 입각한 동의 문서가 사용됩니다. 연구의 성격은 PI, 공동 연구자 또는 특별히 훈련된 연구 직원에 의해 피험자에게 충분히 설명될 것입니다. 피험자는 연구 참여와 관련된 질문을 하도록 권장되며, 피험자는 연구 참여를 고려하고 가족이나 의사와 상담하는 데 필요하다고 느끼는 만큼 시간이 걸릴 수 있습니다. 본 연구 참여는 자발적이며 피험자는 언제든지 연구를 철회할 수 있습니다. IRB가 ​​승인한 정보에 입각한 동의 문서는 피험자와 동의를 얻은 사람이 서명하고 날짜를 기입합니다.

연구 절차:

연구 정보를 제공하고 IRB 승인 사전 동의를 얻은 후 참가자는 5일에 최대 5번의 연구 방문을 완료합니다.

방문 1(최대 1시간):

건강한 대조군으로 모집된 참가자의 경우 SCID-5-RV를 시행하여 참가자가 정신 장애의 현재 또는 과거 병력이 없는지 확인합니다. MDD가 있는 개인으로 모집된 참가자의 경우 참가자가 현재 MDD 진단 기준을 충족하는지 확인하기 위해 SCID-5-RV가 관리됩니다. 참가자가 위에서 설명한 기준을 충족하지 않는 경우 추가 연구 절차에서 제외됩니다.

방문 2(최대 1시간):

참가자는 우울 증상, 불안, 마음 챙김 및 반추를 평가하는 설문지를 작성합니다.

설문지를 완료한 후 참가자는 MRI 스캐너에서 수행할 인지 작업을 연습합니다. 참가자는 자기 귀속 작업을 완료합니다(Ghaznavi, Chou, Dougherty, & Nierenberg, 2023). 참가자는 일련의 특성 형용사를 보고 해당 성격 특성이 자신에게 적용되는지(예: "나" 또는 "나 아님"을 나타내는 버튼을 누릅니다). 이 작업은 우리 연구실에서 양극성 장애의 인지 및 DMN 활성화를 평가하는 데 사용되었습니다.

연습 컴퓨터 작업을 완료한 후 참가자는 MR 스크리닝 안전 양식을 작성합니다. 참가자에게 MRI 금기 사항이 없는지 확인한 후 Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging에서 3 Tesla Siemens MRI 스캐너를 사용하여 스캔합니다. 기준선에서 우리는 T1 MEMPRAGE 구조 스캔, 혈중 산소 수준 의존(BOLD) 휴식 상태 스캔, ASL(Arterial Spin Labeled) 스캔, 작업과 쌍을 이루는 BOLD 기능성 MRI 스캔(위에서 설명)을 수집합니다. 그런 다음 참가자는 MRI 스캐너를 종료하고 작업 중에 떠돌아다니는 생각을 회고적으로 보고하도록 요청받습니다. 참가자는 이번 방문 동안 LIFUP을 받지 않습니다.

3차 및 4차 방문(각각 최대 3.5시간, 1주일 간격):

방문 3 및 4에서 참가자는 동일한 설문지를 작성합니다(방문 2에 설명됨). LIFUP의 주관적 경험과 기분에 미치는 영향을 평가하기 위해 참가자는 시각적 아날로그 척도에서 자신의 부정적인 기분과 긍정적인 기분을 평가하고 LIFUP 후 11개 요소 변경된 의식 상태 설문지(ASC)를 작성합니다.

참가자는 동일한 MRI 시퀀스로 다시 스캔하고 LIFUP 전후에 방문 2에 설명된 동일한 컴퓨터 작업을 완료합니다.

LIFUP 초음파 처리:

참가자는 LIFUP 장치인 BX Pulsar 1002(BrainSonix Corporation)를 착용하게 됩니다. 트랜스듀서는 랜드마크를 사용하여 머리에 배치되고 방문 2에서 컴퓨터 작업 중에 활성화된 PCC의 클러스터를 대상으로 합니다. 참가자는 활성 또는 가짜 다운 변조(펄스 반복 주파수 = 10Hz, 펄스 -폭 = 0.5ms, 듀티 사이클 = 5%, ISPPA = 14.4mW/cm2, 720mW/cm2). 순서는 과목 전체에서 균형을 이룰 것입니다. 초음파 처리는 총 10분 동안 30초 온, 30초 오프 블록 디자인으로 전달됩니다. 우리는 다른 IRB 승인 LIFUP 연구(IRB 프로토콜 #2019P000562 및 IRB 프로토콜 #2019P001458)에서 동일한 LIFUP 매개변수를 사용하고 있으며 이러한 매개변수는 UCLA 및 MUSC의 다른 연구 협력자 사이트에서 안전하게 사용되었습니다. 모의 초음파 처리의 경우 초음파가 두개골을 통해 뇌로 들어가지 않도록 초음파를 흡수하는 젤 패드를 변환기와 함께 사용합니다. 능동적인 초음파 처리를 위해 트랜스듀서에는 초음파를 전달할 수 있는 젤 패드가 사용됩니다. 이 젤 패드는 동일하게 보입니다. 이 연구는 연구 직원이 활성 또는 가짜 LIFUP에 해당하는 젤 패드를 알지 못하는 이중 맹검입니다.

방문 5(최대 1시간; 방문 4 후 1주 간격):

이 방문 동안 참가자는 동일한 설문지를 작성합니다(방문 2에 설명됨).

생물통계학적 분석:

작업 중 fMRI 데이터는 SPM12 소프트웨어(Wellcome Department of Cognitive Neurology, London, UK)를 사용하여 분석됩니다. 개별 주체 수준 데이터는 슬라이스 타임 수정, 재정렬 및 ​​왜곡 해제, 개인의 구조적 이미지에 공동 등록, 정규화 및 평활화됩니다. LIFUP 타겟팅의 경우 자체 판단 중에 PCC에서 BOLD 활성화를 식별하기 위해 첫 번째 수준 대비 이미지가 생성됩니다. LIFUP의 효과를 연구하기 위해 LIFUP 전후의 작업 중 BOLD 활성화를 비교하는 첫 번째 수준 대비 이미지가 생성됩니다. 이러한 대비 이미지는 2단계 임의 효과 유연한 요인 모델에 입력됩니다. DMN 영역에서 BOLD 활성화에 대한 조건(가짜 대 활성 변조) 상호 작용에 의해 그룹(MDD 대 건강한 대조군)이 있는지 조사할 것입니다. DMN 영역에서 베타 신호 값을 추출하고 DMN 활성화와 우울 증상, 불안 및 마음 챙김/마음 방황에 대한 행동 측정 사이에 유의미한 상관관계가 있는지 조사할 것입니다.

BOLD 휴식 상태 스캔 데이터는 유사하게 전처리되어 CONN 도구 상자에 입력됩니다. PCC는 시드 영역으로 사용되며 다른 DMN 영역과의 피셔 변환 기능 연결성 베타 값은 각 개별 주제에 대해 추출됩니다. 반복 측정 ANOVA는 DMN 휴지 상태 기능적 연결에 대한 조건 상호 작용에 의한 그룹이 있는지 다시 조사하기 위해 수행됩니다. 행동 측정과의 상관 관계를 탐색하기 위해 상관 분석도 수행됩니다.

ASL 데이터는 Arterial Spin Labeling MRI에 대한 Bayesian Inference를 사용하여 분석됩니다. 사전 및 사후 LIFUP에 해당하는 관류 맵을 서로 빼서 활성 변조와 관련된 DMN 영역에서 관류가 감소 또는 증가하는지 확인합니다.

편도체에 대한 최근 LIFUP 연구에서 업데이트된 통계적 파워 분석은 복셀 기반 분석에서 통계적 유의성(p < 0.05)을 달성하기 위해 40명의 참가자가 필요할 것이라고 제안합니다. 두 그룹을 비교하는 통계적 능력을 높이기 위해 각 그룹에서 40명의 참가자를 모집합니다(총 n = 80).