iTBS-metoder og motorisk cortex-eksitabilitet

rTMS er en metode for ikke-invasiv nevromodulering. Selv om TMS (transkraniell magnetisk stimulering) har blitt mye brukt som en forskningsmetode for å bedre forstå hjernens nevrofysiologi, har rTMS-protokoller vist seg å være klinisk fordelaktige for pasienter som lider av nevrologiske lidelser som Parkinsons sykdom og hjerneslag, samt psykiatriske sykdommer som store depresjon. I oktober 2008 godkjente FDA 10 Hertz (Hz) dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) stimulering for pasienter med medisinresistent depresjon. Den typiske varigheten av en enkelt rTMS-behandling for depresjon varer i ca. 30 minutter, men må gjentas daglig over flere uker. Beslutningen om å bruke DLPFC-stimulering skyldtes delvis avbildningsstudier, som antydet at deprimerte pasienter hadde redusert aktivitet i regionen. Dermed kan rTMS brukes til å reversere disse atferdseffektene av depresjon ved å øke aktiviteten i DLPFC. Tradisjonelt har 5 Hertz (Hz) stimulering og oppover vist seg å være eksitatorisk, mens stimulering på 0,2-1 Hertz (Hz) har vist seg å ha hemmende effekter på cortex. Selv om disse parameterne ser ut til å være effektive, blir utviklingen av nye rTMS-metoder fortsatt undersøkt.

Theta burst stimulation (TBS) er en metode med potensial til å gi eksitatoriske eller hemmende effekter på cortex, som er like kraftige som tradisjonelle rTMS-metoder, men likevel mer effektive i varighet og intensitet som kreves. Bevis fra tidligere studier som ser på theta burst som en behandling for depresjon har fremhevet viktigheten av metodens utvikling. En studie indikerte at theta-burst-stimulering over dorsomedial prefrontal cortex (DMPFC) i en varighet på bare 6 minutter kan gi sammenlignbare antidepressive effekter med tradisjonell 10Hz-stimulering over 30 minutter. Theta burst stimuleringseffekter ble først empirisk testet på den menneskelige motoriske cortex av Huang et al. 2005. Effektene av stimulering (80 % av aktiv motorterskel) over den motoriske cortex ble målt før og etter behandling med elektromyografi (EMG) registreringer av motoriske fremkalte potensialer (MEPs) på en liten kontralateral håndmuskel som respons på enkeltpulser av TMS. To protokoller viste endringer i eksitabilitet av kortikospinalkanalen, inkludert cTBS definert som tre burst-stimuli ved 50 Hz med 20 ms mellom stimuli gjentatt hver 200 ms ved 5 Hz og iTBS definert som et 2s-tog av TBS gjentatt hvert 10. sekund. Selv om begge protokollene leverer totalt 600 pulser, varer cTBS-protokollene i 40 sekunder mens iTBS-protokollen varer i 190 sekunder. Huang et al. 2005 bestemte at cTBS over motorisk cortex reduserte eksitabilitet mens iTBS økte eksitabilitet som var tilstede en time etter behandling.

Eksitabiliteten til den motoriske cortex kan moduleres forskjellig avhengig av typen theta burst-stimuleringsprotokoll som brukes. iTBS ble opprinnelig beskrevet av Huang et al. 2005 som resulterte i en eksitatorisk effekt (LTP-lignende) på cortex. Gamboa et al. 2010 bekreftet senere dette funnet, men viste at det var en nedgang i eksitabilitet (LTD-lignende) når protokollen dobles. Begge disse protokollene skal replikeres og i tillegg 2 nye protokoller. For å undersøke hvordan kortikal eksitabilitet endres som en funksjon av protokollen, vil MEP-er bli registrert ved bruk av EMG på håndmuskelen kontralateralt til den stimulerte cortex. Baseline MEP-er vil bli oppnådd forbehandling, etterfulgt av en av de fire theta burst-protokollene, eller en falsk behandling. Theta burst-protokoller skal administreres til hver deltaker i randomisert rekkefølge. Etter at theta-burst er administrert vil 20 MEP-er samles inn etter 0, 10, 20, 30, 40, 50 og 60 minutter.

Spesifikt mål 1: Å bestemme den langsiktige potensierings- (LTP)-lignende og langsiktige depresjons- (LTD)-lignende effektene av fire forskjellige theta burst-stimuleringsprotokoller på motorisk cortex-eksitabilitet.