JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Résultats
Discussion
Divulgations
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Sciences du comportement

טיפול rTMS מותאם אישית לדיכאון באמצעות שיטת מיקוד מבוססת fMRI

Published: August 02, 2021
doi:
10.3791/62687
, , , , ,
1Affiliated Brain Hospital of Guangzhou Medical University

Summary

הפרוטוקול הנוכחי מתאר את היישום של גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי חוזר ונשנה (rTMS), שבו תת-אזור של קליפת המוח הקדם-מצחית הגב-צידית (DLPFC) עם האנטי-קורלציה התפקודית החזקה ביותר עם קליפת המוח התת-קרקעית הקדמית (sgACC) אותר כמטרה לגירוי בסיוע מערכת נוירונים מבוססת fMRI.

Abstract

כדי להשיג יעילות קלינית רבה יותר, צפויה מהפכה בטיפול בהפרעת דיכאון מז’ורי (MDD). גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי חוזר (rTMS) היא טכניקת נוירומודולציה לא פולשנית ובטוחה המשנה באופן מיידי את פעילות המוח. למרות היישום הרחב שלה בטיפול ב- MDD, תגובת הטיפול נותרה שונה בקרב אנשים, אשר ניתן לייחס למיקום לא מדויק של מטרת הגירוי. מטרת המחקר שלנו היא לבחון אם המיקום התפקודי בסיוע דימות תהודה מגנטית (fMRI) משפר את היעילות של rTMS בטיפול בדיכאון. אנו מתכוונים לזהות ולעורר את תת-האזור של קליפת המוח הקדם-מצחית הגב-וולטרלית (DLPFC) ב-MDD עם האנטי-קורלציה החזקה ביותר עם קליפת המוח התת-קרקעית הקדמית (sgACC), ולערוך חקירה השוואתית של שיטה חדשנית זו ושל הכלל המסורתי של 5 ס”מ. כדי להשיג גירוי מדויק יותר, שתי השיטות יושמו בהנחיית מערכת נוירונים. ציפינו שטיפול TMS עם מיקום מותאם אישית המבוסס על קישוריות תפקודית של מצב מנוחה עשוי להראות יעילות קלינית טובה יותר מאשר שיטת 5 ס”מ.

Introduction

הפרעת דיכאון מז’ורי (MDD) מאופיינת בדיכאון משמעותי ומתמשך, ובמקרים חמורים יותר, חולים יכולים להיתקל בהזיות ו/או הזיות 1,2. בהשוואה לאוכלוסייה הכללית, הסיכון להתאבדות בקרב חולי MDD גבוה בערך פי 203. בעוד שתרופות הן כיום הטיפול הנפוץ ביותר ב- MDD, 30% – 50% מהחולים חסרים תגובה נאותה לתרופות נוגדות דיכאון4. עבור המגיבים, שיפור הסימפטומים נוטה להופיע לאחר תקופה סמויה ארוכה יחסית ומלווה בתופעות לוואי. פסיכותרפיה, למרות שהיא יעילה עבור חלק מהחולים, היא יקרה וגוזלת זמן רב. לכן נדרש בדחיפות טיפול בטוח ויעיל יותר ל-MDD.

גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי חוזר ונשנה (rTMS) הוא טכניקה לא פולשנית ובטוחה ואושרה לטיפול בהפרעות נפשיות שונות 5,6,7. למרות שהמנגנון הטיפולי שלו עדיין לא ברור, ההשערה היא ש-rTMS פועל על ידי ויסות הפעילות של אזורי המוח המגורים והפלסטיות העצבית 8,9,10, ובכך מנרמל רשתות תפקודיות ספציפיות 10,11,12. rTMS גם גורם לאפקט רשת, המעורר שינויים באזורי מוח מרוחקים באמצעות מסלולי חיבור, מה שמוביל לאפקט טיפולי מוגבר13. למרות ש-rTMS משנה את פעילות המוח באופן מיידי וחזק, שיעור התגובה שלו בטיפול ב-MDD הוא רק כ-18%14. הסיבה העיקרית עשויה להיות המיקום הלא מדויק של מטרות הגירוי15.

קליפת המוח התת-גנית הקדמית (sgACC) אחראית בעיקר על עיבוד רגשי וממלאת תפקיד בוויסות התגובה לאירועים מלחיצים, תגובה רגשית לגירויים פנימיים וחיצוניים וביטוי רגשי 16,17,18. תת-אזור זה של ACC חולק קישוריות מבנית ותפקודית משמעותית עם קליפת המוח והמערכת הלימבית19,20. באופן מעניין, מחקרים הראו כי הפעילות שלאחר הגירוי של אזור זה קשורה קשר הדוק ליעילות הקלינית של TMS. לדוגמה, זרימת הדם של sgACC פחתה לאחר קורס של TMS ממוקד על קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית הימנית (DLPFC), אשר נקשרה להקלה על תסמיני דיכאון21. Vink et al.8 מצאו כי גירוי ממוקד ב-DLPFC הופץ ל-sgACC, והציעו שפעילות sgACC יכולה להיות סמן ביולוגי של תגובת הטיפול ב-TMS. על פי מחקרים קודמים, פוקס ועמיתיו22 הציעו כי מיקוד בתת-אזור של DLPFC שמראה את האנטי-קישוריות התפקודית החזקה ביותר עם sgACC (קואורדינטות MNI: 6, 16, -10) משפר את האפקט נוגד הדיכאון. כאן אנו מדגימים פרוטוקול מחקר שמטרתו לבחון השערה זו.

Protocol

הודע לכל המשתתפים על המחקר ובקש מהם לחתום על טופס ההסכמה מדעת לפני תחילת המחקר. הפרוטוקול הנוכחי אושר על ידי ועדת האתיקה המחקרית של בית החולים למוח המסונף של האוניברסיטה הרפואית של גואנגג’ואו. הערה: במחקר כפול סמיות זה, חולים עם דיכאון חולקו באופן אקראי לשתי קבוצות. בקבוצת ה?…

Representative Results

ניתוח FC מבחינת ROI אמור להראות כי sgACC הוא אנטי-קורלציה משמעותית עם DLPFC, שבו המתאם השלילי החזק ביותר הוא יעד הגירוי שיש לבחור. אנטי-קורלציה משמעותית בין הקישוריות התפקודית sgACC-DLPFC לבין תגובת הטיפול יש למצוא בניתוח המתאם33. הפרוטוקול הנוכחי מבוסס על שיטת מיקוד TMS חדשנ?…

Discussion

ה- sgACC אחראי על עיבוד רגשי וממלא תפקיד חשוב בוויסות מתח 16,17,18. מחקר מציע כי מיקוד בתת-אזור של DLPFC שמראה את האנטי-קישוריות התפקודית החזקה ביותר עם sgACC (6, 16, -10) עשוי לשפר את האפקט נוגד הדיכאון25. לכן, איתור מדויק של יעד זה הוא השלב הקר?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

המחקר מומן על ידי פרויקט במימון הקרן למדע בתר-דוקטורט של סין (2019M652854) והקרן למדעי הטבע של גואנגדונג, סין (מענק מס’ 2020A1515010077).

Materials

3T Philips Achieva MRI scanner Philips
Harvard/Oxford cortical template http://www.cma.mgh.harva rd.edu/
MATLAB MathWorks
SPM12 http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm
The Visor2 system ANT Neuro The Visor2 software, the optical tracking system, tracking tools and calibration board are part of the visor2 system.
TMS device Magstim, Carmarthenshire, UK
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Schramm, E., Klein, D. N., Elsaesser, M., Furukawa, T. A., Domschke, K. Review of dysthymia and persistent depressive disorder: History, correlates, and clinical implications. Lancet Psychiatry. 7 (9), 801-812 (2020).
  2. Knight, M. J., Baune, B. T. Cognitive dysfunction in major depressive disorder. Current Opinion in Psychiatry. 31 (1), 26-31 (2018).
  3. Otte, C., et al. Major depressive disorder. Nature Reviews Disease Primers. 2 (1), 1-20 (2016).
  4. Rafeyan, R., Papakostas, G. I., Jackson, W. C., Trivedi, M. H. Inadequate response to treatment in major depressive disorder: Augmentation and adjunctive strategies. Journal of Clinical Psychiatry. 81 (3), (2020).
  5. Zhang, J. J., Fong, K. N., Ouyang, R. g., Siu, A. M., Kranz, G. S. J. A. Effects of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) on craving and substance consumption in patients with substance dependence: A systematic review and meta-analysis. Addiction. 114 (12), 2137-2149 (2019).
  6. Enokibara, M., Trevizol, A., Shiozawa, P., Cordeiro, Q. Establishing an effective TMS protocol for craving in substance addiction: Is it possible. American Journal on Addictions. 25 (1), 28-30 (2016).
  7. Diana, M., et al. Rehabilitating the addicted brain with transcranial magnetic stimulation. Nature Reviews Neuroscience. 18 (11), 685 (2017).
  8. Vink, J. J. T., et al. A novel concurrent TMS-fMRI method to reveal propagation patterns of prefrontal magnetic brain stimulation. Human Brain Mapping. 39 (11), 4580-4592 (2018).
  9. Baeken, C., De Raedt, R. Neurobiological mechanisms of repetitive transcranial magnetic stimulation on the underlying neurocircuitry in unipolar depression. Dialogues in Clinical Neuroscience. 13 (1), 139-145 (2011).
  10. Tik, M., et al. Towards understanding rTMS mechanism of action: Stimulation of the DLPFC causes network-specific increase in functional connectivity. Neuroimage. 162, 289-296 (2017).
  11. Castrén, E. Neuronal network plasticity and recovery from depression. JAMA Psychiatry. 70 (9), 983-989 (2013).
  12. Cantone, M., et al. Cortical plasticity in depression. ASN Neuro. 9 (3), 1759091417711512 (2017).
  13. Valero-Cabré, A., Amengual, J. L., Stengel, C., Pascual-Leone, A., Coubard, O. A. Transcranial magnetic stimulation: A comprehensive review of fundamental principles and novel insights. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 83, 381-404 (2017).
  14. Luber, B. M., et al. Using neuroimaging to individualize TMS treatment for depression: Toward a new paradigm for imaging-guided intervention. Neuroimage. 151, 65-71 (2017).
  15. Wassermann, E. M., Zimmermann, T. J. P. Transcranial magnetic brain stimulation: Therapeutic promises and scientific gaps. Pharmacology & Therapeutics. 133 (1), 98-107 (2012).
  16. Kim, H., et al. Hypometabolism and altered metabolic connectivity in patients with internet gaming disorder and alcohol use disorder. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry. 95, 109680 (2019).
  17. Kim, J. Y., et al. The correlation between the frontostriatal network and impulsivity in internet gaming disorder. Scientific Reports. 9 (1), 1191 (2019).
  18. Wang, Y., et al. Impaired decision-making and impulse control in Internet gaming addicts: evidence from the comparison with recreational Internet game users. Addiction Biology. 22 (6), 1610-1621 (2017).
  19. Mayberg, H. S. Limbic-cortical dysregulation: A proposed model of depression. Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences. 9 (3), 471-481 (1997).
  20. Rolls, E. T. The cingulate cortex and limbic systems for emotion, action, and memory. Brain Structure and Function. 224 (9), 3001-3018 (2019).
  21. Philip, N. S., et al. Network mechanisms of clinical response to transcranial magnetic stimulation in posttraumatic stress disorder and major depressive disorder. Biological Psychiatry. 83 (3), 263-272 (2018).
  22. Fox, M. D., Buckner, R. L., White, M. P., Greicius, M. D., Pascual-Leone, A. Efficacy of transcranial magnetic stimulation targets for depression is related to intrinsic functional connectivity with the subgenual cingulate. Biological Psychiatry. 72 (7), 595-603 (2012).
  23. Sheehan, D. V., et al. The Mini-International Neuropsychiatric Interview (M.I.N.I.): The development and validation of a structured diagnostic psychiatric interview for DSM-IV and ICD-10. Journal of Clinical Psychiatry. 59, 22-33 (1998).
  24. Montgomery, S. A., Asberg, M. A new depression scale designed to be sensitive to change. British Journal of Psychiatry. 134, 382-389 (1979).
  25. Fox, M. D., Buckner, R. L., White, M. P., Greicius, M. D., Pascual-Leone, A. J. B. p. Efficacy of transcranial magnetic stimulation targets for depression is related to intrinsic functional connectivity with the subgenual cingulate. Biological Psychiatry. 72 (7), 595-603 (2012).
  26. Cash, R. F. H., et al. Personalized connectivity-guided DLPFC-TMS for depression: Advancing computational feasibility, precision and reproducibility. Human Brain Mapping. , (2021).
  27. Hamilton, M. A rating scale for depression. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 23 (1), 56-62 (1960).
  28. Beck, A. T., Steer, R. A., Brown, G. K. . Manual for the Beck depression inventory-II. , 1-82 (1996).
  29. Hamilton, M. The assessment of anxiety states by rating. British Journal of Medical Psychology. 32 (1), 50-55 (1959).
  30. Guy, W. ECDEU assessment manual for psychopharmacology, revised. U.S. Dept. of Health, Education, and Welfare, Public Health Service, Alcohol, Drug Abuse, and Mental Health Administration, National Institute of Mental Health, Psychopharmacology Research Branch, Division of Extramural Research Programs. , (1976).
  31. Kern, R. S., et al. The MATRICS consensus cognitive battery, part 2: Co-norming and standardization. American Journal of Psychiatry. 165 (2), 214-220 (2008).
  32. Nuechterlein, K. H., et al. The MATRICS consensus cognitive battery, part 1: Test selection, reliability, and validity. American Journal of Psychiatry. 165 (2), 203-213 (2008).
  33. Jing, Y., et al. Pregenual or subgenual anterior cingulate cortex as potential effective region for brain stimulation of depression. Brain and Behavior. 10 (4), 01591 (2020).
  34. Cole, E. J., et al. Stanford accelerated intelligent neuromodulation therapy for treatment-resistant depression. American Journal of Psychiatry. 177 (8), 716-726 (2020).
  35. Cash, R. F. H., et al. Subgenual functional connectivity predicts antidepressant treatment response to transcranial magnetic stimulation: Independent validation and evaluation of personalization. Biological Psychiatry. 86 (2), 5-7 (2019).
  36. Ge, R., Downar, J., Blumberger, D. M., Daskalakis, Z. J., Vila-Rodriguez, F. Functional connectivity of the anterior cingulate cortex predicts treatment outcome for rTMS in treatment-resistant depression at 3-month follow-up. Brain Stimulation. 13 (1), 206-214 (2020).
  37. Ojemann, J. G., et al. Anatomic localization and quantitative analysis of gradient refocused echo-planar fMRI susceptibility artifacts. Neuroimage. 6 (3), 156-167 (1997).
  38. Schonfeldt-Lecuona, C., et al. The value of neuronavigated rTMS for the treatment of depression. Clinical Neurophysiology. 40 (1), 37-43 (2010).
  39. Krieg, S. M., et al. Protocol for motor and language mapping by navigated TMS in patients and healthy volunteers; workshop report. Acta Neurochir (Wien). 159 (7), 1187-1195 (2017).
  40. Haddad, A. F., Young, J. S., Berger, M. S., Tarapore, P. E. Preoperative applications of navigated transcranial magnetic stimulation. Frontiers in Neurology. 11, 628903 (2020).
  41. Baeken, C., Duprat, R., Wu, G. R., De Raedt, R., van Heeringen, K. Subgenual anterior cingulate-medial orbitofrontal functional connectivity in medication-resistant major depression: A neurobiological marker for accelerated intermittent theta burst stimulation treatment. Biological Psychiatry: Cognitive Neuroscience and Neuroimaging. 2 (7), 556-565 (2017).
  42. Wu, G. R., De Raedt, R., Van Schuerbeek, P., Baeken, C. Opposite subgenual cingulate cortical functional connectivity and metabolic activity patterns in refractory melancholic major depression. Brain Imaging and Behavior. 14 (2), 426-435 (2020).
  43. Salomons, T. V., et al. Resting-state cortico-thalamic-striatal connectivity predicts response to dorsomedial prefrontal rTMS in major depressive disorder. Neuropsychopharmacology. 39 (2), 488-498 (2014).
  44. Iseger, T. A., van Bueren, N. E. R., Kenemans, J. L., Gevirtz, R., Arns, M. A frontal-vagal network theory for major depressive disorder: Implications for optimizing neuromodulation techniques. Brain Stimulation. 13 (1), 1-9 (2020).

Tags

Individualized RTMSFMRI-based TargetingDLPFCSgACCFunctional ConnectivityResting Motor ThresholdDepression Treatment

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citer Cet Article
Luo, X., Hu, Y., Wang, R., Zhang, M., Zhong, X., Zhang, B. Individualized rTMS Treatment for Depression using an fMRI-Based Targeting Method. J. Vis. Exp. (174), e62687, doi:10.3791/62687 (2021).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image