TMS - Intrakranielle elektroder

I de siste årene har ikke-invasive hjernestimuleringsteknikker som transkraniell magnetisk stimulering (TMS), transkraniell strømstimulering og perifer multimodal stimulering vist utbredt klinisk anvendelse. Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) er en ikke-invasiv metode for fokal stimulering av hjernen som bruker elektromagnetisk induksjon og ikke krever kirurgi. Det er optimisme om at TMS og andre former for NIBS vil revolusjonere hvordan vi behandler nevrologiske og psykiatriske lidelser, bevist av over 1000 kliniske studier registrert med TMS. Mye av denne optimismen stammer fra vellykket bruk av TMS som behandling for depresjon. Til tross for det store antallet kliniske studier med bruk av NIBS har antallet terapeutiske indikasjoner vært stillestående, begrenset til alvorlig depresjon og mer nylig tvangslidelser. Det er grunnleggende spørsmål om de underliggende virkningsmekanismene for NIBS som vil være avgjørende å forstå for å fremme denne behandlingsmodaliteten. Her foreslår vi et unikt samarbeidsprosjekt mellom nevrologi og nevrokirurgi som vil gi et enestående vindu til å forstå hvordan NIBS påvirker den menneskelige hjernen. Spesifikt vil vi utføre ulike former for målrettet TMS hos nevrokirurgiske pasienter med intrakraniell elektroencefalografi (iEEG) overvåking for å registrere sanntidseffekter av NIBS på lokale og fjerntliggende hjerneområder med en enestående kombinasjon av romlig og tidsmessig oppløsning i forhold til andre menneskelige studier. TMS kan utgjøre størst risiko for pasienter med intrakranielle elektroder, og vi har allerede demonstrert sikkerheten til denne tilnærmingen ved å bruke en gelbasert fantomhjerne og har resultater fra syv pasienter som viser sikkerhet og foreløpige resultater. For det nåværende forslaget tar vi sikte på å: 1) karakterisere responsen til NIBS på den menneskelige hjernen som registrert fra iEEG mellom aktive og falske tilstander, og 2) relatere eksterne elektrofysiologiske responser fra NIBS til mål på hjerneforbindelse mellom stimulerings- og registreringsstedene som er vurdert med hviletilstand funksjonell tilkobling MR (rs-fcMRI). Dette vil tillate oss å evaluere forholdet mellom NIBS-fremkalte iEEG-responser og styrken av funksjonell tilkobling til stimuleringsstedet i en regresjonsmodell. For TMS-delen av studien antar vi at 1) TMS vil ha fokale effekter detektert fra overflateelektroder som ligger under stimuleringsstedet, så vel som nettverksnivå-engasjement oppdaget på eksterne steder, 2) Repeterende TMS vil indusere frekvensspesifikke effekter som er forskjellige mellom 0,5 og 10 Hz stimuleringsprotokoller, og 3) størrelsen på repeterende TMS-fremkalte iEEG-responser på tvers av elektroder vil være relatert til styrken til rs-fcMRI mellom stimulerings- og registreringsstedene. Ved å undersøke de elektrofysiologiske responsene til TMS med høy spatiotemporal presisjon hos mennesker, vil denne studien gi ny mekanistisk innsikt i effekten av TMS på målengasjement og relatere disse funnene til avbildningsmetoder som allerede er i utbredt bruk. Dessuten vil TMS brukes på en klinisk meningsfull måte ved å målrette den venstre dorsolaterale prefrontale cortex i en protokoll som brukes til å behandle depresjon. Å generere resultater for disse målene vil være nøkkelen til å fremme vår forståelse av hvordan TMS og andre former for NIBS engasjerer hjernenettverk, som kan utnyttes til å rasjonelt utvikle personlig tilpasset, bildestyrt terapeutisk NIBS for depresjon og andre lidelser.