TMS - Intrakraniella elektroder

Under de senaste åren har icke-invasiva hjärnstimuleringstekniker som transkraniell magnetisk stimulering (TMS), transkraniell strömstimulering och perifer multimodal stimulering visat omfattande kliniska tillämpningar. Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) är en icke-invasiv metod för att fokalt stimulera hjärnan som använder elektromagnetisk induktion och som inte kräver kirurgi. Det finns optimism om att TMS och andra former av NIBS kommer att revolutionera hur vi behandlar neurologiska och psykiatriska störningar, vilket bevisas av över 1 000 kliniska prövningar som registrerats med TMS. Mycket av denna optimism härrör från framgångsrik användning av TMS som behandling för depression. Trots det stora antalet kliniska prövningar med NIBS har antalet terapeutiska indikationer varit stillastående, begränsat till allvarlig depression och på senare tid tvångssyndrom. Det finns grundläggande frågor om de underliggande verkningsmekanismerna för NIBS som kommer att vara avgörande att förstå för att främja denna behandlingsmodalitet. Här föreslår vi ett unikt samarbetsprojekt mellan neurologi och neurokirurgi som kommer att ge ett aldrig tidigare skådat fönster till att förstå hur NIBS påverkar den mänskliga hjärnan. Specifikt kommer vi att utföra olika former av riktade TMS hos neurokirurgiska patienter med intrakraniell elektroencefalografi (iEEG) övervakning för att registrera realtidseffekter av NIBS på lokala och avlägsna hjärnområden med en oöverträffad kombination av rumslig och tidsmässig upplösning i förhållande till andra mänskliga studier. TMS kan utgöra den största risken för patienter med intrakraniella elektroder och vi har redan visat säkerheten för detta tillvägagångssätt med hjälp av en gelbaserad fantomhjärna och har resultat från sju patienter som visar säkerhet och preliminära resultat. För det aktuella förslaget syftar vi till att: 1) karakterisera svaret från NIBS på den mänskliga hjärnan som registrerats från iEEG mellan aktiva och skentillstånd, och 2) relatera fjärrelektrofysiologiska svar från NIBS till mätningar av hjärnanslutning mellan de utvärderade stimulerings- och inspelningsplatserna med vilotillstånd funktionell anslutning MRT (rs-fcMRI). Detta kommer att tillåta oss att utvärdera förhållandet mellan NIBS-framkallade iEEG-svar och styrkan hos funktionell anslutning till stimuleringsplatsen i en regressionsmodell. För TMS-delen av studien antar vi att 1) ​​TMS kommer att ha fokala effekter som detekteras från ytelektroder som ligger under stimuleringsplatsen samt nätverksnivå-engagemang detekterat på avlägsna platser, 2) Repetitiv TMS kommer att inducera frekvensspecifika effekter som skiljer sig mellan 0,5 och 10 Hz stimuleringsprotokoll, och 3) omfattningen av repetitiva TMS-framkallade iEEG-svar över elektroder kommer att relatera till styrkan av rs-fcMRI mellan stimulerings- och inspelningsställena. Genom att undersöka de elektrofysiologiska svaren av TMS med hög spatiotemporal precision hos människor kommer denna studie att ge nya mekanistiska insikter om effekterna av TMS på målengagemang och relatera dessa fynd till avbildningsmetoder som redan används i stor utsträckning. Dessutom kommer TMS att tillämpas på ett kliniskt meningsfullt sätt genom att rikta in den vänstra dorsolaterala prefrontala cortexen i ett protokoll som används för att behandla depression. Att generera resultat för dessa mål kommer att vara nyckeln till att främja vår förståelse av hur TMS och andra former av NIBS engagerar hjärnnätverk, som kan utnyttjas för att rationellt utveckla personliga, bildstyrda terapeutiska NIBS för depression och andra störningar.