Maskinlæring for å forutsi klinisk respons på TMS (LEARN)

Major depressiv lidelse (MDD) er en vanlig og invalidiserende sykdom. Det påvirker en persons familie og personlige forhold, arbeid, utdanning og liv. Det endrer søvn- og spisevaner og svekker pasientenes generelle helse betydelig. Lidelsen rammer veteraner mer enn befolkningen generelt, både som en isolert sykdom og i forbindelse med posttraumatisk stresslidelse (PTSD) og suicidalitet. Symptomer hos en betydelig andel av pasientene (~30%) reagerer ikke på atferdsmessige og farmakologiske intervensjoner, og nye behandlinger er i stort behov. En slik behandling, transkraniell magnetisk stimulering (TMS), har blitt godkjent av Food and Drug Administration for behandling ved MDD. TMS er effektivt hos rundt 60 % av pasientene med behandlingsresistent MDD, men er forbundet med betydelig økonomisk og tidsmessig belastning. Ytterligere innsikt i de nevrobiologiske effektene av TMS og markører for funksjonell utvinningsprediksjon og behandlingsprogresjon er av stor verdi.

Målet med dette forslaget er å bruke menneskelig elektrofysiologi (spesielt elektroencefalografi, heretter EEG) og maskinlæring for å forutsi behandlingsrespons hos kandidater for TMS-behandling og også studere TMS sin virkningsmekanisme. Å gjøre det har flere fordeler for pasientene, ettersom prediksjon av behandling hjelper leverandørene med å screene ut pasientene som TMS er ineffektivt for, og forståelsen av mekanismen gjør at vi kan avgrense og individualisere behandlingen.

Etterforskerne vil rekruttere 35 pasienter med behandlingsresistent MDD og registrere EEG-signal i hviletilstand med en tett elektrodegruppe før og etter et 6-ukers klinisk forløp med TMS-behandling. Etterforskerne vil bruke maskinlæring (Sparse regresjoner) for å forutsi behandlingsresultat ved bruk av funksjonelle tilkoblingskart (Koherens) utledet fra EEG-signalet. Etterforskerne vil også bruke klassifikatorer for å spore endringer i funksjonell tilkobling gjennom behandlingsforløpet. Basert på våre foreløpige data, antar etterforskerne at svakere funksjonell tilkobling mellom prefrontal cortex (hvor stimuleringen leveres) og parietale/posteriore midtlinjesteder forutsier bedre respons på behandling og at TMS-behandling vil forbedre disse forbindelsene.

Dataene som samles inn her vil bli brukt som et frø og foreløpige data for fremtidige føderale (NIH og VA) karriereutviklingspriser som vil fokusere på bruk av EEG for å bedre forstå hjernefunksjon og nevromodulasjonsbehandlinger.