TMS - Intracraniële elektroden

In de afgelopen jaren hebben niet-invasieve hersenstimulatietechnieken zoals transcraniële magnetische stimulatie (TMS), transcraniële stroomstimulatie en perifere multimodale stimulatie wijdverbreide klinische toepassingen aangetoond. Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) is een niet-invasieve methode voor het focaal stimuleren van de hersenen die gebruikmaakt van elektromagnetische inductie en waarvoor geen operatie nodig is. Er is optimisme dat TMS en andere vormen van NIBS een revolutie teweeg zullen brengen in de manier waarop we neurologische en psychiatrische stoornissen behandelen, zoals blijkt uit meer dan 1000 geregistreerde klinische onderzoeken met behulp van TMS. Veel van dit optimisme komt voort uit het succesvolle gebruik van TMS als behandeling voor depressie. Ondanks het grote aantal klinische onderzoeken waarbij NIBS werd gebruikt, is het aantal therapeutische indicaties gestagneerd, beperkt tot ernstige depressie en meer recentelijk obsessief-compulsieve stoornis. Er zijn fundamentele vragen over de onderliggende werkingsmechanismen van NIBS die van cruciaal belang zijn om te begrijpen om deze behandelingsmodaliteit vooruit te helpen. Hier stellen we een uniek samenwerkingsproject tussen neurologie en neurochirurgie voor dat een ongekend inzicht zal bieden in hoe NIBS het menselijk brein beïnvloedt. Specifiek zullen we verschillende vormen van gerichte TMS uitvoeren bij neurochirurgische patiënten met intracraniële elektro-encefalografie (iEEG) monitoring om real-time effecten van NIBS op lokale en afgelegen hersengebieden vast te leggen met een ongeëvenaarde combinatie van ruimtelijke en temporele resolutie in vergelijking met andere studies bij mensen. TMS vormt mogelijk het grootste risico voor patiënten met intracraniale elektroden en we hebben de veiligheid van deze aanpak al aangetoond met behulp van op gel gebaseerde fantoomhersenen en we hebben resultaten van zeven patiënten die veiligheid en voorlopige resultaten aantonen. Voor het huidige voorstel streven we ernaar om: 1) de respons van NIBS op het menselijk brein te karakteriseren zoals geregistreerd van iEEG tussen actieve en schijncondities, en 2) elektrofysiologische reacties op afstand van NIBS relateren aan metingen van hersenconnectiviteit tussen de beoordeelde stimulatie- en opnamelocaties met rusttoestand functionele connectiviteit MRI (rs-fcMRI). Dit zal ons in staat stellen om de relatie tussen NIBS-opgewekte iEEG-responsen en de sterkte van functionele connectiviteit met de stimulatieplaats in een regressiemodel te evalueren. Voor het TMS-gedeelte van het onderzoek veronderstellen we dat 1) TMS focale effecten zal hebben die worden gedetecteerd door oppervlakte-elektroden die onder de stimulatieplaats liggen, evenals betrokkenheid op netwerkniveau die wordt gedetecteerd op afgelegen locaties, 2) Herhaalde TMS zal frequentiespecifieke effecten veroorzaken die verschillen tussen Stimulatieprotocollen van 0,5 en 10 Hz, en 3) de omvang van repetitieve TMS-opgewekte iEEG-responsen over elektroden zal betrekking hebben op de sterkte van rs-fcMRI tussen de stimulatie- en opnamelocaties. Door de elektrofysiologische reacties van TMS met hoge spatiotemporele precisie bij mensen te onderzoeken, zal deze studie nieuwe mechanistische inzichten verschaffen in de effecten van TMS op doelbetrokkenheid en deze bevindingen relateren aan beeldvormingsmethoden die al wijdverbreid worden gebruikt. Bovendien zal de TMS op een klinisch zinvolle manier worden toegepast door zich te richten op de linker dorsolaterale prefrontale cortex in een protocol dat wordt gebruikt om depressie te behandelen. Het genereren van resultaten voor deze doelen zal de sleutel zijn tot het vergroten van ons begrip van hoe TMS en andere vormen van NIBS hersennetwerken aanspreken, die kunnen worden gebruikt om gepersonaliseerde, beeldgeleide therapeutische NIBS voor depressie en andere aandoeningen rationeel te ontwikkelen.