Evaluering av tDCS hjernestimulering ved depresjon ved hjelp av MR

Depresjon er preget av forstyrrelser i reguleringen av følelser og humør. Sammenfallende bevis fra flere hjerneavbildningsstudier indikerer at depresjon er assosiert med dysfunksjon i ovenfra og ned, følelsesregulerende frontoparietale hjerneregioner som inkluderer den hypoaktive venstre dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) hjerneregionen og den hyperaktive høyre DLPFC. Dysfunksjon i flere hjerneregioner inkludert cingulate cortex, hippocampus og amygdala har også vært knyttet til depressive symptomer. Sammen danner disse hjerneområdene det dorso-fronto-limbiske hjernenettverket, og fordelaktig modulering av dette spesifikke nettverket har blitt antatt å forbedre depressive symptomer.

Nettverksmodulering er mulig ved å bruke et bredt spekter av hjernestimuleringsteknikker, inkludert transkraniell likestrømstimulering (tDCS). Den sistnevnte teknikken har nylig fått stor interesse i sammenheng med moderat depresjon på grunn av dens demonstrerte sikkerhet, lave kostnader og ikke-invasive natur. Et typisk tDCS-oppsett består av ikke-invasive elektroder plassert i hodebunnen for å administrere tolerable elektriske strømmer ved spesifikke hjernemål. Den administrerte elektriske strømmen har vist seg å modulere hjerneaktivitet avhengig av retningen til den påførte elektrisiteten, med anodal tDCS som øker nevronal aktivitet ved hjernemålet, og katodisk tDCS reduserende aktivitet ved den målrettede hjerneregionen. Følgelig har tDCS-oppsett ved depresjon typisk målrettet mot den nevnte hypoaktive venstre DLPFC ved bruk av anodal tDCS og/eller den hyperaktive høyre DLPFC ved bruk av katodisk tDCS. Imidlertid er nedstrømseffektene av tDCS på det dorso-fronto-limbiske nettverket ikke fullt ut forstått. Å forstå engasjementet til dette depresjonsrelevante hjernenettverket av tDCS kan gi viktig innsikt i optimalisering av tDCS-oppsett for antidepressiva. Følgelig foreslår den nåværende studien å bruke MR-teknikker for å kartlegge og undersøke nettverksengasjement av tDCS i depresjon, som beskrevet nedenfor. Merk at mens studiearm 1 vil bruke data fra en eksisterende studie, vil arm 2-4 involvere rekruttering av deprimerte deltakere de-novo.

1. Studiearm 1 vil undersøke engasjementet til det dorso-fronto-limbiske hjernenettverket ved depresjon når "aktiv" eller "sham" anodal tDCS administreres i venstre DLPFC-hjerneregion i hvile. 'Sham' tDCS gir en kontrollbetingelse for å lette målingen av tDCS-spesifikke effekter, og i tillegg til å involvere minimal elektrisitet, er den designet for å være identisk med 'aktiv' tDCS på alle andre måter (f.eks. elektrodeplassering, etc.). For denne armen vil avidentifiserte data fra en pågående klinisk studie i depresjon med separate mål bli innhentet for analyse (NCT04507243, N=48 deltakere, randomisert til 24 "aktive" og 24 "sham" grupper).
2. Studiearm 2 vil undersøke nettverksengasjement når anodal tDCS administreres i venstre DLPFC-hjerneregion under utførelse av en mental oppgave (2-back arbeidsminne). N=24 forsøkspersoner vil bli registrert ved å bruke en enkelt gruppe eksperimentell design som inkluderer en kontrollbetingelse innen økten (i stedet for en separat "sham"-gruppe som i arm 1). Deltakelse vil innebære én vurdering over en sikker videokonferansesamtale for å bekrefte kvalifisering (som varer ikke mer enn 3 timer), og to personlige studiebesøk (som varer i henholdsvis 30 minutter og 2,5 timer). Begge de personlige besøkene vil involvere MR-undersøkelser: MR-skanning av det første besøket vil hjelpe til med å bestemme tDCS-elektrodeposisjonering for det andre besøket, og det andre besøkets MR-skanninger vil hjelpe oss med å kartlegge endringer i hjerneaktivitet og tilkobling under tDCS.
3. Studiearm 3 og 4 vil undersøke nettverksengasjement under høyre DLPFC katodisk tDCS. N=48 deltakere vil bli rekruttert til arm 3 (randomisert til 24 'aktive' og 24 'sham') og N=24 deltakere vil bli rekruttert til arm 4. I alle andre henseender vil studiearm 3 og 4 være identiske med studien henholdsvis arm 1 og 2.