Closed-loop Geoptimaliseerde rTMS voor depressie

Bijna 50% van alle Amerikanen zal tijdens hun leven aan een psychische stoornis lijden. Hersenstimulatiebehandelingen, waaronder repetitieve transcraniële magnetische stimulatie (rTMS), worden steeds vaker gebruikt om disfunctionele hersencircuits bij deze aandoeningen te normaliseren. Mechanistisch wordt gedacht dat rTMS werkt door de synaptische kracht van neuronen te veranderen, ook wel hersenplasticiteit genoemd. Ondanks de verscheidenheid aan beoogde aandoeningen en de significante heterogeniteit tussen patiënten, wordt rTMS momenteel toegepast op een manier die voor iedereen geschikt is (zonder enige individuele optimalisatie van het stimulatiepatroon) en open-loop (vast schema van stimulatiepatroon, zonder meting of aanpassing tijdens rTMS). Wij zijn van mening dat het responspercentage van rTMS voor depressie, dat momenteel <50% is, kan worden verbeterd door gepersonaliseerde hersenstimulatie die de betrokkenheid van het doelwit vergroot en de plasticiteit maximaliseert. Om hersenstimulatie te personaliseren, moet men (1) hersenveranderingen in realtime meten en volgen; (2) de optimale stimulatiepatronen bepalen voor het induceren van hersenveranderingen; (3) adaptieve behandelingen ontwikkelen om gewenste veranderingen op een individueel patiëntspecifiek niveau in de loop van de tijd te stimuleren. Een dergelijke personalisatie van hersenstimulatie zal ons mechanistische begrip van hersenplasticiteit vergroten om de werkzaamheid te verbeteren bij patiënten die niet reageren op standaardbehandelingen.

De primaire doelen van mijn onderzoeksprogramma zijn (1) het ontdekken van hersenbiomarkers die de progressie naar klinische remissie voorspellen, en (2) het ontwikkelen van closed-loop behandelingsalgoritmen die deze biomarkers optimaliseren en de klinische resultaten verbeteren. We zullen ons concentreren op depressie, aangezien dit wereldwijd de belangrijkste oorzaak van invaliditeit is en medicijnen voor bijna de helft van deze patiënten niet werken of niet worden getolereerd. Door gebruik te maken van mijn eerdere werk, stellen we drie ontwikkelingsstadia voor van gepersonaliseerde hersenstimulatie met behulp van enkele TMS-pulsen in combinatie met elektro-encefalografie (TMS-EEG) om een ​​oorzakelijke meting van de hersentoestand te genereren die gemakkelijk kan worden vertaald naar de kliniek. De TMS-EEG-biomarker voor de ernst van depressie die ik onlangs heb ontdekt, treedt op 30 milliseconden na het toedienen van een TMS-testpuls (p30) in het fronto-pariëtale netwerk (FPN), een regio die betrokken is bij depressie. De mate van onderdrukking van dit p30-signaal voorspelde de klinische uitkomst bij depressieve patiënten na rTMS-behandeling. Bovendien was een enkele stimulatiesessie voldoende om de p30 tijdens en gedurende 30 minuten na stimulatie te onderdrukken. Dit werk geeft aan dat p30-onderdrukking in realtime kan worden gevolgd en het potentieel heeft om empirische behandelingsoptimalisatie te ondersteunen.

Bevindingen van deze studie zullen de basis vormen voor een dubbelblinde, gerandomiseerde klinische studie van closed-loop rTMS tegen standaard rTMS.