Nätverksstyrd TMS vid tidig Alzheimers sjukdom (NetTMS)

Demens på grund av Alzheimers sjukdom (AD) är ett ledande folkhälsoproblem i USA med enorma vårdkostnader och ingen effektiv farmakoterapi trots flera kliniska prövningar. Flera studier har visat att mild kognitiv funktionsnedsättning (MCI) är en prekursor till AD och potentiellt mottaglig för icke-farmakologisk intervention. Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) är ett lovande icke-invasivt terapeutiskt tillvägagångssätt som har visat sig öka hjärnans plasticitet och förbättra kognitiva funktioner som är försämrade över AD-spektrumet. Trots att TMS har visat fördelar i normativa populationer, finns det fortfarande ett behov av att visa effekt i AD-relaterade populationer.

De flesta tidigare neurostimuleringsforskningar om AD och MCI har fokuserat på effekterna av stimulering i en hjärnregion, men de kognitiva processerna som ligger bakom framgångsrikt minne medieras av ett komplext nätverk av hela hjärnan. Neurostimulering påverkar flera platser inom ett kortikalt nätverk, men dessa mer globala effekter har inte använts som mål för stimulering på grund av begränsad kunskap om vilken inverkan en enskild plats har på mer utbredda kortikala förändringar. Nyheten i det aktuella förslaget är att utredarna använder information om nätverkskontrollstrukturen för de drabbade hjärnområdena genom att överväga inverkan av neuromodulering på globala förändringar i hjärntillstånd eller anslutning och de underliggande vaskulära förändringarna som medierar långsiktiga konsekvenser för beteende. Denna nätverksbaserade TMS är informerad av funktionell anslutning och neurovaskulär som förmedlare av beteendesvaret som ett sätt att specifikt skräddarsy TMS-behandlingen till neuropatologin hos varje MCI-patient, och därmed individualisera behandlingen för att uppnå bättre terapeutiska effekter.

För att ta itu med detta problem kommer forskarna att använda multimodal neuroimaging och nätverksmodellering under en episodisk minnesuppgift för att demonstrera hur fokal neurostimulering framkallar förändringar i neural funktion och beteende i MCI. Dessa mål kommer att behandlas i två specifika mål. Först kommer utredarna att använda nätverksbaserad TMS för att optimera aktiveringen av ett minnesframgångsnätverk (MSN) i en grupp av MCI-patienter, med inriktning på en TMS-plats som fokuserar på styrbarheten av en stimuleringsplats för att ge maximal nytta för minnesprestanda . För det andra kommer studiegruppen att bedöma longitudinella förändringar i strukturella och neurovaskulära faktorer som påverkar effekten av individualiserad nätverksbaserad TMS över flera sessioner av samtidiga TMS-fMRI. Genom att skapa en multimodal modell av dessa neurovaskulära brister relaterade till MCI, kommer utredarna systematiskt att justera nätverksbaserad TMS för att visa hur MCI-hjärnan kan kompensera för dessa neurala underskott. Det föreslagna arbetet kommer att vara det första i sitt slag för att uppskatta nyttan av nätverkskontrollerbarhet som ett TMS-mål för minnesförbättring vid AD-relaterade syndrom, och det första att bedöma de kortsiktiga neuroplastiska effekterna av neuromodulering i så rik detalj. Kunskapen som erhållits genom detta projekt kan därför leda till ny och innovativ biometri för att mäta farmakologisk och icke-farmakologisk behandlingssvar eller för riktade och berikade kliniska prövningar av AD och relaterade sjukdomar.