Функциональная визуализация мозга Исследование реакции на повторяющееся лечение ТМС (rTMS) большой депрессии

I. ПРЕДПОСЫЛКИ И ЗНАЧЕНИЕ (включая отчет о проделанной работе и предварительные исследования).

1. Историческая справка

   Повторяющееся транскраниальное магнитное моделирование (rTMS) широко используется для лечения пациентов с большой депрессией [1]. Однако его эффективность варьируется. Биомаркеры, которые могут количественно, объективно оценить или даже предсказать эффективность лечения рТМС для каждого пациента, необходимы для установления более эффективного и индивидуализированного лечения, а также для экономии средств и времени. ТМС — это неинвазивный метод, который стимулирует мозг с помощью внешнего магнитного поля, чтобы индуцировать электрические токи на поверхности коры, не вызывая боли. rTMS используется для лечения депрессии почти 20 лет, и FDA недавно одобрило использование rTMS для лечения в 2007 году.

2. Предыдущие доклинические или клинические исследования, предшествовавшие предлагаемому исследованию и поддерживающие его.

   Несмотря на свой потенциал, рТМС имеет ограничения, такие как переменная степень эффективности [1, 2]. Это требует ежедневного лечения на месте в течение 4-6 недель и обычно оплачивается из частных средств пациентов. Следовательно, необходимо более объективно и точно оценивать эффективность рТМС. Важно отметить, что пациенты выиграют от возможности предсказать вероятный результат лечения (4-6 недель) в течение первых нескольких сеансов. Таким образом, исследователи предлагают изучить два соответствующих биомаркера, используя два метода визуализации: функциональную МРТ (fMRI) и функциональную спектроскопию в ближней инфракрасной области (fNIRS). Успех этого проекта приведет к идентификации количественных биомаркеров, которые реагируют на лечение депрессии rTMS и предсказывают его исходы. Это значительно улучшит и индивидуализирует лечение депрессии в будущем.

3. Обоснование предлагаемого исследования и потенциальная польза для пациентов и/или общества

В отличие от исследований функциональной активации, которые в основном сосредоточены на изолированных областях мозга, исследования функциональной связи количественно определяют динамические взаимодействия между функционально связанными областями мозга. Вероятно, это более актуально при сложных психических расстройствах, таких как большая депрессия. Сетевая активность в состоянии покоя (RS) отражает внутреннюю функцию мозга в отсутствие задачи. Он показал замечательное совпадение с паттернами активности, вызванной заданием [3]. Основное преимущество использования RS fMRI для исследования влияния психических расстройств на мозг заключается в том, что он оценивает состояние мозга, а не реакцию на сложную экспериментальную задачу. Это особенно важно при изучении больных депрессией, так как отличительной чертой болезни является нежелание участвовать в какой-либо деятельности. Появляется все больше свидетельств атипичной активности функциональной сети RS при депрессии [2, 4-6]. Среди этих сетей сеть когнитивного контроля (CCN) особенно важна из-за ее роли в регуляции настроения и внимания. Из-за этого дорсолатеральная префронтальная кора (DLPFC), важная часть CCN, является целью стандартного лечения rTMS. Таким образом, очень важно понять изменения в CCN до и после лечения rTMS; это может быть использовано в качестве клинического маркера эффективности лечения.

RS fMRI имеет преимущество для оценки эффективности лечения rTMS: он основан на мозге, объективен и потенциально более специфичен. fNIRS является неинвазивным инструментом оптической визуализации, который измеряет изменения концентрации окси-, дезокси- и общего гемоглобина (Δ[HbO], Δ[Hb] и Δ[tHb] соответственно) в коре головного мозга через неповрежденный череп [7]. fNIRS является идеальным дополнением к исследованиям rTMS, потому что:

1. Прибор невосприимчив к изменениям магнитного поля
2. Он наиболее чувствителен к областям мозга, наиболее пораженным рТМС.
3. Он имеет широкий временной динамический диапазон (от мс до часов), что позволяет измерять как отдельные импульсы ТМС, так и весь сеанс рТМС.
4. Аппаратное обеспечение зонда компактно и адаптируется, так что измерения можно проводить, не влияя на размещение оборудования rTMS. Недавно в различных лабораториях была продемонстрирована способность fNIRS контролировать эффект rTMS у здоровых людей [8, 9]. В этом исследовании пациенты, получающие рТМС в рамках клинического лечения депрессии, будут находиться под наблюдением в течение 30 сеансов. Исследователи сосредоточатся на корреляции между изменениями гемодинамического ответа от сеанса к сеансу и конечными результатами, особенно на корреляции между гемодинамическими изменениями на первых нескольких сеансах и исходом лечения. Это поможет нам понять, может ли ранняя тенденция гемодинамических ответов rTMS предсказать долгосрочную эффективность.

II. КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ (задачи исследования)

а. Укажите цели и гипотезы, которые необходимо проверить в исследовательском проекте.

В этом предложении исследователи будут использовать два метода визуализации для количественной оценки лечения рТМС и установления раннего биомаркера для прогнозирования результата путем изучения:

1. Функциональная связность РС в течение 10 дней до и в течение 10 дней после курса лечения (до 30 процедур; однако типичный курс лечения, вероятно, составляет одну процедуру 5 раз в неделю в течение 4-6 недель: всего 20 сеансов) с использованием крови функциональная МРТ, зависящая от уровня кислорода (BOLD fMRI).
2. Гемодинамический ответ мозга на rTMS в реальном времени во время каждого сеанса лечения с использованием fNIRS. В ряде исследований сообщается о снижении функциональной связности в ОХЯ у лиц с большой депрессией [4-6]. Кроме того, исследования показывают, что DLPFC, основная часть CCN, проявляет относительно низкую активацию при депрессии.

С этой целью наши конкретные гипотезы заключаются в следующем:

1. Первичная гипотеза: у пациентов с положительным ответом на rTMS исследователи будут наблюдать увеличение силы связи, измеренной с помощью фМРТ, между областями мозга в CCN после 4 недель лечения.
2. Вторичная гипотеза: активация мозга, измеренная с помощью fNIRS в DLPFC во время rTMS, будет увеличиваться по мере увеличения количества процедур. Обнаружение этого увеличения мозговой активности в начале лечения может быть маркером положительного результата лечения.