Spektralny współczynnik korelacji oparty na TMS (STMS)

Uważa się, że korzyść terapeutyczna powtarzalnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (rTMS) w leczeniu poważnych zaburzeń depresyjnych (MDD) zależy od zaangażowania sieci funkcjonalnych mózgu (FN). Zaangażowanie zależy od interakcji między częstotliwością stymulacji rTMS a preferowaną częstotliwością oscylacji sieci docelowej dla tej osoby. Podajemy tutaj nową metodę badania celu leczenia lewej grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC) w celu określenia optymalnej częstotliwości zaangażowania sieci kontroli czołowo-ciemieniowej (FCN) dla każdej osoby. 23 osoby z MDD stymulowano 40 impulsami rTMS przy częstotliwościach w zakresie od 3 do 17 Hz z przyrostami co 0,2 Hz plus oddzielną przerywaną stymulację impulsem theta (iTBS), w sumie 70 zapytań o częstotliwość. Zaangażowanie FN oceniano za pomocą ciągłych nagrań TMS-EEG z matrycą o dużej gęstości i pomiaru zmiany gęstości widmowego współczynnika korelacji (SCC) między lewym DLPFC a innymi obszarami mózgu po każdym przesłuchaniu. Wszyscy badani mieli jedno lub więcej pasm częstotliwości, które wykazywały wysokie wartości SCC w wielu FN, niezależnie od częstotliwości przesłuchania. Ci pacjenci, którzy wykazali odpowiedź kliniczną na rTMS 10 Hz, wykazali wzrost SCCD w połączeniach FCN w odpowiedzi na zapytanie 10 Hz, ale nie w odpowiedzi na zapytanie w innych pasmach. Wystąpił silny związek między wzrostem SCCD w FCN a stopniem poprawy objawów depresyjnych zarówno po 2, jak i 6 tygodniach leczenia. Odkrycia te sugerują, że gęstość SCC może być przydatna do identyfikacji częstotliwości stymulacji rTMS, które są związane z korzyścią terapeutyczną w MDD. Niniejsze badanie zbada wykonalność przy użyciu tych ustaleń w celu ustalenia, czy leczenie rTMS określone przez SCC może przynieść korzyści pacjentom z dużym zaburzeniem depresyjnym.

WPROWADZENIE I UZASADNIENIE

Donoszono, że powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (rTMS) łagodzi objawy dużej depresji (MDD), gdy jest podawana z różnymi częstotliwościami stymulacji: 1, 5, 10, 15, 18 i 50 Hz (stymulacja wybuchem theta lub TBS ) wszystkie zgłoszono jako przynoszące korzyść kliniczną. Trudno jest porównać skuteczność tych różnych częstotliwości stymulacji ze względu na różnice w projekcie badania i ograniczenia wielkości próby, ale istnieją znaczące dowody na skuteczność każdej z tych częstotliwości w przypadku zastosowania do jednego lub więcej celów stymulacji.1 Nie przeprowadzono bezpośrednich badań porównujących różne częstotliwości stymulacji u poszczególnych osób w celu ustalenia, czy poszczególne osoby mają podobne reakcje kliniczne na więcej niż jedną częstotliwość stymulacji.

Cechą wspólną wszystkich częstotliwości rTMS jest to, że podczas trwającej stymulacji zarówno impulsy neuronalne, jak i trwające oscylacje są zsynchronizowane z częstotliwością stymulacji (Fröhlich i McCormick, 2010; Thut i in., 2011). Przypuszcza się, że ta modulacja aktywności oscylacyjnej mózgu leży u podstaw terapeutycznych efektów rTMS dla MDD. , Wykazano, że porywanie oscylacji mózgu modyfikuje aktywność mózgu w różnych sieciach funkcjonalnych (FN), ze zmianami oscylacji związanymi ze zmianami w wykonywaniu zadania, lokalną aktywnością oscylacyjną, wzorcami połączeń oraz, w przypadku sieci motorycznych, sprzężeniem korowo-rdzeniowym.

Różne częstotliwości stymulacji rTMS mają różny wpływ na zaangażowanie FN i wykonanie zadania. Te zróżnicowane efekty są zgodne z faktem, że FN mają jedną lub więcej preferowanych częstotliwości rezonansowych, które pośredniczą w łączności zarówno w obrębie sieci, jak i między nimi (Hacker i in., 2017, ,, Efekty stymulacji rTMS zależą od interakcji między częstotliwością stymulacji a ciągła aktywność oscylacyjna docelowych FN: wzorzec oscylacyjny określonego stymulowanego obszaru mózgu (mierzony za pomocą elektroencefalografii [EEG]) jest głównym wyznacznikiem zaangażowania rTMS z powiązanymi FN3, a skutki na wydajność sieci.

Sieć kontroli czołowo-ciemieniowej (FCN) jest szczególnie interesująca w MDD, ponieważ jest rozregulowana w MDD, a stopień dysfunkcji związany jest z nasileniem objawów depresyjnych. Najczęściej stosowanym celem stymulacji neuroanatomicznej rTMS jest lewa grzbietowo-boczna kora przedczołowa (DLPFC), która jest krytycznym ośrodkiem FCN. Ponadto FCN odgrywa kluczową rolę, integrując funkcje wielu innych FN. , , 10 Hz jest najczęściej stosowaną stymulacją rTMS do stymulacji lewego celu DLPFC, ale nie ustalono, czy ta częstotliwość jest optymalna do angażowania FCN. Wiele częstotliwości stymulacji ma zróżnicowany wpływ na FCN, zmieniając interakcje FCN z siecią trybu domyślnego (DMN) z pobudzającej na hamującą. To odkrycie jest zgodne z faktem, że dostosowanie częstotliwości stymulacji wpływa na to, które węzły w obrębie pojedynczego FN są zaangażowane, stopień, w jakim stymulacja rTMS angażuje się lokalnie vs. odległych modułów sieciowych i selektywnie zmienia zaangażowanie między FN a powiązanym regionem mózgu. Wiadomo, że łączność FCN odbywa się za pośrednictwem wielu częstotliwości w zakresie od 2 Hz (pasmo delta) do 20 Hz (pasmo beta) (Johnson i in., 2019; Lopez i in., 2019; Cooper i in., 2015; 18).

Niniejsze badanie przeprowadzono w celu ustalenia, czy możliwe było zidentyfikowanie zróżnicowanego wpływu częstotliwości leczenia rTMS na zaangażowanie FCN podczas leczenia MDD rTMS, poprzez badanie sprzężenia częstotliwości w szerokim spektrum częstotliwości stymulacji w FCN. Niedawno doniesiono, że zmiany w łączności spektralnej całego mózgu w paśmie częstotliwości (korelacja spektralna alfa lub SC) od pre- do post- pierwszej sesji 10 Hz rTMS zastosowanej do lewego DLPFC przewidywały wynik z przebiegu 30 zabiegów rTMS . W obecnym badaniu zbadaliśmy korelację widmową w szerokim spektrum częstotliwości po serii „przesłuchań” rTMS w zakresie od 3 Hz do TBS. To pozwoliło nam wygenerować widmowy współczynnik korelacji (SCC) w tym widmie częstotliwości i określić, które częstotliwości stymulacji doprowadzą do zwiększonego SCC w FCN. W tym badaniu postawiono hipotezę, że: 1) wzorzec odpowiedzi częstotliwościowej każdego pacjenta wykazywałby jedną lub więcej różnych częstotliwości stymulacji, które generowały zwiększone SCC; 2) te wzorce odpowiedzi częstotliwościowej różniłyby się u różnych osobników, ale byłyby wysoce powtarzalne u osobników w trakcie leczenia rTMS; oraz 3) osoby ze skoncentrowanym wzrostem FCN SCC (zwiększona gęstość SCC) po przesłuchaniu 10 Hz z większym prawdopodobieństwem wykażą odpowiedź kliniczną na leczenie rTMS 10 Hz.

CEL STUDIÓW

Głównym celem tego badania jest wykazanie wykonalności leczenia depresji rTMS przy częstotliwościach stymulacji innych niż 10 Hz. Cele:

1. w celu określenia, czy wzorzec odpowiedzi częstotliwościowej każdego osobnika wykazuje jedną lub więcej różnych częstotliwości stymulacji, które wygenerowały zwiększony SCC;
2. w celu określenia, czy te wzorce odpowiedzi częstotliwościowej różnią się u różnych osób; I,
3. Zebranie danych pilotażowych do wniosku o finansowanie zewnętrzne w celu zbadania skuteczności leczenia rTMS przy zindywidualizowanych częstotliwościach stymulacji jako alternatywy dla standardowego protokołu 10 Hz.