Резонансная частота рТМС: новый подход к модуляции целевого контура при большом депрессивном расстройстве (R01RF)

Повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция (рТМС) является эффективным методом лечения большого депрессивного расстройства (БДР), но частота ответа сильно варьируется у разных людей. Считается, что клиническое улучшение при использовании рТМС отражает задействование целевого контура, регулирующего настроение. Это инновационное исследование направлено на усиление взаимодействия целевых цепей посредством стимуляции на оптимальной для человека резонансной частоте (RF). Связность цепи поддерживается за счет колебаний на одном или нескольких радиочастотах, специфичных для этой цепи для этого человека. Персонализированная частота стимуляции — это возможность оптимизировать эффективность повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции (рТМС), но не существует метода определения оптимального RF для лечения рТМС с учетом особенностей пациента. Исследователи разработали новый метод «опроса» рТМС-электроэнцефалографии (ТМС-ЭЭГ), который идентифицирует RF путем изучения степени резонанса, вызванного частотами стимуляции от 5 до 18 Гц для целевой цепи, исходящей из левой дорсолатеральной префронтальной коры (DLPFC). Затем частоты ранжируются на основе резонансных свойств (степени, в которой они увеличивают связность в целевой цепи), и определяется частота с самым высоким рейтингом. Пилотные данные показывают, что лечение БДР с максимальной РЧ (rTMSRF-MAX) быстро изменяет связь и приводит к раннему улучшению симптомов, обеспечивая предварительную поддержку персонализированного подхода к рТМС на основе РЧ.

Этот проект обеспечит механистическое понимание и проверку RF-подхода посредством трех целей и гипотез:

1. Установить надежность метода определения РЧ в целевой схеме на основе DLPFC. H1: Медианные значения и рейтинг RF индивидуума будут стабильными при повторных измерениях.
2. Продемонстрируйте превосходное нейрофизиологическое взаимодействие целевого контура с помощью стимуляции rTMSRF-MAX. H2: rTMSRF-MAX будет связан с большим увеличением связности в левой целевой цепи на основе DLPFC, чем rTMS на самой низкой резонансной частоте (rTMSRF-MIN).
3. Сравните нейроанатомическое распределение и степень вовлечения целевой цепи с помощью стимуляции rTMS RF-MAX и rTMS RF-MIN. H3: Локализация источника ЭЭГ всего мозга будет отображать четкое распределение и степень региональной активации мозга после rTMSRF-MAX и rTMSRF-MIN, при этом rTMSRF-MAX лучше задействует цепи, которые, как ранее сообщалось, были связаны с реакцией на антидепрессанты.

рТМС обычно вводят в левую дорсолатеральную префронтальную кору (DLPFC) с частотой 10 Гц, и в естественных условиях частота ответа варьируется от 41 до 56%. Существует острая неудовлетворенная потребность в улучшении результатов лечения БДР мТМС, поскольку пациенты, получающие его, являются наиболее хроническими и тяжелыми больными с самым высоким риском завершенного самоубийства.

БДР все чаще концептуализируется как расстройство цепей мозга, а не отдельных областей мозга. Отсутствие клинического ответа на лечение рТМС концептуализируется как неспособность задействовать схемы мозга через место стимуляции. Стало ясно, что эффекты рТМС распространяются за пределы цели стимуляции и влияют на сеть регионов с сильными функциональными связями с местом стимуляции. Терапевтическое преимущество рТМС, по-видимому, частично основано на модуляции функции широко распространенной сети. Исследователи ранее продемонстрировали, что клинический результат стандартного лечения рТМС с частотой 10 Гц наиболее надежно прогнозировался по вызванным рТМС изменениям в подключении электроэнцефалографической (ЭЭГ) сети, а не по изменениям мощности колебаний. В частности, исследователи показали, что сходство частотных спектров в альфа-диапазоне (альфа-спектральная корреляция, показатель связности) между лобной и теменной областями после одного сеанса рТМС с частотой 3000 импульсов 10 Гц было надежным предиктором результата после полный курс лечения рТМС.

Исследования по улучшению результатов рТМС были сосредоточены на подходе «персонализированной медицины», при котором параметры стимуляции рТМС корректируются для улучшения взаимодействия цепей мозга на индивидуальной основе. Один из подходов к усилению взаимодействия контуров заключался в корректировке нейроанатомической области, к которой применяется стимуляция. Этот подход основан на результатах, которые подчеркивают важность связи DLPFC с более глубокими структурами (например, субгенуальной передней поясной извилиной извилины), а также на метаанализе данных визуализации, предполагающих, что различные биотипы симптомов БДР могут преимущественно реагировать на различные области стимуляции, представляющие интерес (ROI). Инновация этого предложения заключается в изучении частоты стимуляции как основы персонализированной рТМС. Сообщается, что лечение БДР эффективно при использовании частот стимуляции от 1 до 50 Гц, но некоторые люди могут реагировать на лечение на одной частоте, но не на другой. В то время как персонализированный таргетинг на рентабельность инвестиций систематически изучается, индивидуализированный таргетинг по частоте остается в значительной степени неисследованным. Это удивительно, поскольку одним из непосредственных эффектов рТМС является поддержание колебаний в коре головного мозга в соответствии с частотой стимуляции. Изменения колебаний быстро распространяются через сети мозга на соответствующие области мозга и могут быть связаны с терапевтическим механизмом рТМС. Поэтому частота стимуляции представляет собой важный параметр, который следует учитывать при исследовании способов повышения эффективности рТМС при БДР.

Исследователи предположили, что стимуляция рТМС на РЧ человека может принести больший терапевтический эффект, чем стимуляция на одной общей частоте (т.е. 10 Гц) для всех пациентов. Исследователи разработали новый метод, который позволяет идентифицировать RF внутри конкретной сети для каждого человека. Этот метод основан на парадигме частотного опроса ТМС-ЭЭГ, которая исследует резонансные характеристики частот до 18 Гц в цепях, подключенных к L DLPFC. Исследователи использовали эту парадигму опроса ТМС-ЭЭГ для определения максимальной RF (RFMAX) у 56 пациентов с БДР перед началом первого лечения рТМС. Хотя для некоторых пациентов частота 10 Гц была RFMAX, у 73% RFMAX была за пределами альфа-диапазона и, таким образом, была далека от протокола стимуляции частотой 10 Гц, который представляет собой общепринятый стандарт практики лечения рТМС. Это говорит о том, что многие пациенты потенциально могут получить пользу от RF-подхода к лечению.

Пилотная работа предполагает, что радиочастотная стимуляция вызывает значительные изменения как в симптомах БДР, так и в связях цепей, затрагивающих левую ДЛПФК. Чтобы проверить клиническую значимость подхода к лечению RF rTMS (rTMS RF), исследователи изучили влияние стимуляции RFMAX на улучшение ранних симптомов (ESI) у пациентов с БДР. ESI обычно наблюдается после 10 ежедневных сеансов лечения rTMS по поводу БДР; наша группа и другие показали, что это связано с высокой вероятностью полного клинического ответа в конце полного курса лечения. В проспективном пилотном исследовании 56 субъектов получали 10 сеансов рТМС (один раз в день) либо с максимальной РЧ (rTMSRF-MAX) (N=23), либо с частотой, которая не была самой высокой РЧ (не-РЧ) (N =33). Связность в левом контуре на основе DLPFC (измеренная с помощью коэффициента спектральной корреляции ЭЭГ [SCC]) показала значительно большее увеличение при использовании rTMSRF-MAX, чем депрессивные симптомы, не связанные с радиочастотной стимуляцией (согласно опроснику о состоянии здоровья пациента-9, PHQ-9), улучшилось в среднем на 32%, что значительно больше, чем в группе пациентов, получавших стандартное лечение рТМС (13%, Т-тест р = 0,03). Эти предварительные результаты позволяют предположить, что метод опроса ТМС-ЭЭГ можно использовать для идентификации отдельных RF, которые обеспечивают более сильное взаимодействие с целевой цепью, и что это может привести к большему улучшению симптомов, чем традиционная стимуляция рТМС.

Дополнительные предварительные данные позволяют предположить, что радиочастотная стимуляция надежно активирует определенную цепь мозга. У 23 субъектов, прошедших радиочастотное лечение, наблюдалось усиление связи (измеряемое по коэффициентам спектральной корреляции ЭЭГ) между местом стимуляции в левой DLPFC (обозначаемым электродом F3) и электродами в двусторонней префронтальной и левой теменной областях. Эти регионы составляют эмпирически полученную целевую схему, которую исследователи будут изучать во второй цели нашего предложения.

Результаты этих пилотных исследований предоставляют убедительные доказательства того, что исследование эффектов различных частот стимуляции в одной нейроанатомической области (левая DLPFC) выявляет физиологические данные о целевой цепи, которые можно использовать для персонализации лечения рТМС путем выбора частоты стимуляции, которая приводит к ранние изменения в связях и улучшение симптомов. Однако требуется более глубокое механистическое понимание и валидация RF-подхода, прежде чем на него можно будет положиться в качестве клинического метода. Результаты этого проекта могут значительно продвинуть цель персонализированного медицинского подхода к лечению рТМС. Дизайн исследования. Исследователи определят индивидуальные резонансные частоты (RF) участника с помощью серии серий импульсов между 5–18 Гц с интервалами 0,5 Гц, в общей сложности из 27 уникальных частот, доставляемых в случайном порядке. Общая процедура занимает 35 минут. Эту процедуру следователи проведут 3 раза в течение 3 дней, по 1 процедуре в день. Сеансы будут разделены 48 часами. Затем исследователи определят оптимальную резонансную частоту, ранжируя все запрашиваемые частоты на основе степени вызванных ими изменений связности в определенной целевой цепи. Оптимальной RF (RFMAX) будет частота стимуляции, которая имеет наивысший рейтинг с точки зрения увеличения связности (RFMAX). RFMIN — это частота с самым низким рейтингом. Затем участники пройдут шесть сеансов «лечения» rTMS: два при RFMAX, два при RFMIN, два при частоте 10 Гц в случайном порядке. Два сеанса с одинаковой частотой будут проводиться в один и тот же день с перерывом в 1 час. Сеансы будут разделены 48 часами.