علاج rTMS الفردي للاكتئاب باستخدام طريقة استهداف قائمة على التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي
Summary
يصف هذا البروتوكول تطبيق التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة (rTMS) ، حيث تم تحديد موقع منطقة دون إقليمية من قشرة الفص الجبهي الظهرية الجانبية (DLPFC) ذات أقوى ارتباط وظيفي مضاد مع القشرة الحزامية الأمامية تحت الحقيقية (sgACC) كهدف للتحفيز بمساعدة نظام الملاحة العصبية القائم على التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.
Abstract
لتحقيق فعالية سريرية أكبر ، من المتوقع حدوث ثورة في علاج الاضطراب الاكتئابي الرئيسي (MDD). التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة (rTMS) هو تقنية تعديل عصبي غير جراحية وآمنة تغير نشاط الدماغ على الفور. على الرغم من تطبيقه على نطاق واسع في علاج MDD ، إلا أن استجابة العلاج لا تزال مختلفة بين الأفراد ، والتي قد تعزى إلى تحديد المواقع غير الدقيق لهدف التحفيز. تهدف دراستنا إلى فحص ما إذا كان التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) بمساعدة تحديد المواقع يحسن فعالية rTMS في علاج الاكتئاب. نعتزم تحديد وتحفيز المنطقة الفرعية من قشرة الفص الجبهي الظهرية الجانبية (DLPFC) في MDD مع أقوى علاقة مضادة مع القشرة الحزامية الأمامية تحت الحقيقية (sgACC) ، وإجراء تحقيق مقارن لهذه الطريقة الجديدة وقاعدة 5 سم التقليدية. لتحقيق تحفيز أكثر دقة ، تم تطبيق كلتا الطريقتين تحت إشراف نظام الملاحة العصبية. توقعنا أن علاج TMS مع تحديد المواقع الفردية على أساس الاتصال الوظيفي لحالة الراحة قد يظهر فعالية سريرية أفضل من طريقة 5 سم.
Introduction
يتميز الاضطراب الاكتئابي الرئيسي (MDD) باكتئاب كبير ومستمر ، وفي الحالات الأكثر شدة ، يمكن أن يواجه المرضى الهلوسة و / أو الأوهام 1,2. بالمقارنة مع عامة السكان ، فإن خطر الانتحار بين مرضى MDD أعلى بنحو 20 مرة3. في حين أن الدواء هو حاليا العلاج الأكثر استخداما ل MDD ، فإن 30٪ – 50٪ من المرضى يفتقرون إلى الاستجابة الكافية لمضادات الاكتئاب4. بالنسبة للمستجيبين ، يميل تحسن الأعراض إلى الظهور بعد فترة كامنة طويلة نسبيا ويرافقه آثار جانبية. العلاج النفسي ، على الرغم من فعاليته بالنسبة لبعض المرضى ، مكلف ويستغرق وقتا طويلا. لذلك هناك حاجة ماسة إلى علاج أكثر أمانا وفعالية ل MDD.
التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة (rTMS) هو تقنية غير جراحية وآمنة وقد تمت الموافقة عليها لعلاج الاضطرابات العقلية المختلفة5،6،7. على الرغم من أن آليته العلاجية لا تزال غير واضحة ، إلا أنه تم التكهن بأن rTMS يعمل من خلال تنظيم نشاط مناطق الدماغ المحفزة واللدونة العصبية 8,9,10 ، وبالتالي تطبيع الشبكات الوظيفية المحددة10,11,12. يسبب rTMS أيضا تأثير الشبكة ، والذي يثير التغيرات في مناطق الدماغ النائية من خلال مسارات الاتصال ، مما يؤدي إلى تأثير علاجي مضخم13. على الرغم من أن rTMS يغير نشاط الدماغ على الفور وبقوة ، إلا أن معدل استجابته في علاج MDD يبلغ حوالي 18٪ فقط 14. قد يكون السبب الرئيسي هو الموقع غير الدقيق لأهداف التحفيز15.
القشرة الحزامية الأمامية تحت الحقيقية (sgACC) هي المسؤولة بشكل رئيسي عن المعالجة العاطفية وتلعب دورا في تنظيم الاستجابة للأحداث المجهدة ، والاستجابة العاطفية للمحفزات الداخلية والخارجية ، والتعبير العاطفي16،17،18. تشترك هذه المنطقة دون الإقليمية من ACC في اتصال هيكلي ووظيفي كبير مع القشرة الدماغية والجهاز الحوفي19,20. ومن المثير للاهتمام ، أظهرت الدراسات أن نشاط ما بعد التحفيز في هذا المجال يرتبط ارتباطا وثيقا بالفعالية السريرية ل TMS. على سبيل المثال ، انخفض تدفق الدم من sgACC بعد دورة TMS المستهدفة على قشرة الفص الجبهي الظهرية الجانبية اليمنى (DLPFC) ، والتي ارتبطت بتخفيف أعراض الاكتئاب21. وجد Vink et al.8 أن التحفيز المستهدف على DLPFC تم نشره إلى sgACC ، واقترح أن نشاط sgACC يمكن أن يكون علامة حيوية على استجابة العلاج ل TMS. وفقا لأبحاث سابقة ، اقترح فوكس وزملاؤه22 أن الاستهداف على منطقة دون إقليمية من DLPFC تظهر أقوى مضاد وظيفي للاتصال مع sgACC (إحداثيات MNI: 6 ، 16 ، -10) يعزز التأثير المضاد للاكتئاب. هنا ، نعرض بروتوكول دراسة يهدف إلى فحص هذه الفرضية.
Protocol
Representative Results
Discussion
sgACC هي المسؤولة عن المعالجة العاطفية وتلعب دورا هاما في تنظيم الإجهاد16،17،18. تشير دراسة إلى أن الاستهداف على منطقة دون إقليمية من DLPFC تظهر أقوى مضاد وظيفي للاتصال مع sgACC (6 ، 16 ، -10) قد يعزز التأثير المضاد للاكتئاب25. لذلك ، فإن تحد…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل الدراسة من قبل مشروع ممول من مؤسسة علوم ما بعد الدكتوراه الصينية (2019M652854) ومؤسسة العلوم الطبيعية في قوانغدونغ ، الصين (منحة رقم 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 |
References
- 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).
- Knight, M. J., Baune, B. T. Cognitive dysfunction in major depressive disorder. Current Opinion in Psychiatry. 31 (1), 26-31 (2018).
- Otte, C., et al. Major depressive disorder. Nature Reviews Disease Primers. 2 (1), 1-20 (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- Diana, M., et al. Rehabilitating the addicted brain with transcranial magnetic stimulation. Nature Reviews Neuroscience. 18 (11), 685 (2017).
- 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).
- 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).
- 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).
- Castrén, E. Neuronal network plasticity and recovery from depression. JAMA Psychiatry. 70 (9), 983-989 (2013).
- Cantone, M., et al. Cortical plasticity in depression. ASN Neuro. 9 (3), 1759091417711512 (2017).
- 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).
- 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).
- Wassermann, E. M., Zimmermann, T. J. P. Transcranial magnetic brain stimulation: Therapeutic promises and scientific gaps. Pharmacology & Therapeutics. 133 (1), 98-107 (2012).
- 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).
- Kim, J. Y., et al. The correlation between the frontostriatal network and impulsivity in internet gaming disorder. Scientific Reports. 9 (1), 1191 (2019).
- 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).
- Mayberg, H. S. Limbic-cortical dysregulation: A proposed model of depression. Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences. 9 (3), 471-481 (1997).
- Rolls, E. T. The cingulate cortex and limbic systems for emotion, action, and memory. Brain Structure and Function. 224 (9), 3001-3018 (2019).
- 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).
- 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).
- 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).
- Montgomery, S. A., Asberg, M. A new depression scale designed to be sensitive to change. British Journal of Psychiatry. 134, 382-389 (1979).
- 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).
- Cash, R. F. H., et al. Personalized connectivity-guided DLPFC-TMS for depression: Advancing computational feasibility, precision and reproducibility. Human Brain Mapping. , (2021).
- Hamilton, M. A rating scale for depression. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 23 (1), 56-62 (1960).
- Beck, A. T., Steer, R. A., Brown, G. K. . Manual for the Beck depression inventory-II. , 1-82 (1996).
- Hamilton, M. The assessment of anxiety states by rating. British Journal of Medical Psychology. 32 (1), 50-55 (1959).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Cole, E. J., et al. Stanford accelerated intelligent neuromodulation therapy for treatment-resistant depression. American Journal of Psychiatry. 177 (8), 716-726 (2020).
- 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).
- 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).
- Ojemann, J. G., et al. Anatomic localization and quantitative analysis of gradient refocused echo-planar fMRI susceptibility artifacts. Neuroimage. 6 (3), 156-167 (1997).
- Schonfeldt-Lecuona, C., et al. The value of neuronavigated rTMS for the treatment of depression. Clinical Neurophysiology. 40 (1), 37-43 (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
