Undersökning av hjärnnätverksdynamik vid depression

Repetitiv transkraniell magnetisk stimulering (rTMS), när den levereras till den dorsolaterala prefrontala cortex (DLPFC) är en kliniskt effektiv behandling för allvarlig depressiv sjukdom (MDD). Nätverksmodeller av MDD blir alltmer acceptans, och funktionell anslutnings-MRI (fcMRI) har avslöjat topografiskt specifika avvikelser i funktionell nätverksarkitektur i MDD. Och ändå, trots antydningar om att de terapeutiska effekterna av rTMS påverkas genom distribuerade effekter på kortikala och subkortikala limbiska centra, förblir nätverkseffekterna av rTMS mystiska. Denna studie syftar till att undersöka hur rTMS till DLPFC modulerar nätverksfunktionella anslutningar mellan platsen för stimulering och en kritisk limbisk region, det subgenuala cingulatet (sgACC), och mellan sgACC och andra limbiska regioner. I denna studie kommer högfrekvent rTMS att användas för att stimulera vänster DLPFC (rekapitulera den terapeutiska metoden), specifikt regioner av DLPFC som är funktionellt korrelerade och anti-korrelerade med sgACC. Detta kommer att utföras i en grupp patienter med MDD och i en grupp noggrant matchade kontroller. Dessa ämnen kommer att skannas före och efter att rTMS levereras, som ett sätt att mäta dess effekter. Genomförbarheten av denna design demonstrerades nyligen av vår grupp (Eldaief et al. PNAS 2011). Förändringar inducerade av stimuleringen kommer att kartläggas med en ny kombinerad MRI-PET (Positron Emission Tomography) skanner vid MGH Martinos Center, som kan samtidigt registrera fcMRI BOLD (blodsyresättningsnivåberoende) och 18Flurodeoxyglucose (FDG) PET-data. Detta kommer att tillåta kortiko-limbiska nätverk att karakteriseras dynamiskt genom (1) undersökning av de differentiella effekterna av att stimulera två nätverk i DLPFC, och (2) genom att spåra det dynamiska samspelet mellan rTMS-inducerade förändringar i lokal glukosmetabolism vid DLPFC och sgACC på å ena sidan, och förändringar i distribuerad anslutning mellan dessa regioner å andra sidan. I ett utforskande syfte kommer MDD-patienter att återvända tre månader senare (efter att de har genomgått en icke-specifik behandlingsintervention hos sin psykiatriska läkare) för identiska rTMS/fcMRI/FDG-PET-procedurer. Detta syfte kommer att fastställa, som ett principbevis, att behandling av MDD är associerad med förändringar i kortiko-limbisk funktionell nätverksarkitektur och i kortiko-limbisk dynamik. Så småningom hoppas man att detta arbete kommer att leda till uppkomsten av avvikande kortikal dynamik som en biomarkör för MDD. Dessutom kan detta arbete pollinera framtida studier som använder avvikande kortikal dynamik som ett nytt terapeutiskt mål på vilket neuromodulerande ingrepp kan ingripa.