Summary

МРТ наведением dmPFC-МТР для лечения резистентных к терапии большого депрессивного расстройства

Published: August 11, 2015
doi:

Summary

Here we outline the procedure for MRI-guided repetitive transcranial magnetic stimulation to the dorsomedial prefrontal cortex as an experimental treatment for major depressive disorder.

Abstract

Here we outline the protocol for magnetic resonance imaging (MRI) guided repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the dorsal medial prefrontal cortex (dmPFC) in patients with major depressive disorder (MDD). Technicians used a neuronavigation system to process patient MRIs to generate a 3-dimensional head model. The head model was subsequently used to identify patient-specific stimulatory targets. The dmPFC was stimulated daily for 20 sessions. Stimulation intensity was titrated to address scalp pain associated with rTMS. Weekly assessments were conducted on the patients using the Hamilton Rating Scale for Depression (HamD17) and Beck Depression Index II (BDI-II). Treatment-resistant MDD patients achieved significant improvements on both HAMD and BDI-II. Of note, angled, double-cone coil rTMS at 120% resting motor threshold allows for optimal stimulation of deeper midline prefrontal regions, which results in a possible therapeutic application for MDD. One major limitation of the rTMS field is the heterogeneity of treatment parameters across studies, including duty cycle, number of pulses per session and intensity. Further work should be done to clarify the effect of stimulation parameters on outcome. Future dmPFC-rTMS work should include sham-controlled studies to confirm its clinical efficacy in MDD.

Introduction

Серийное транскраниальная магнитная стимуляция (мТМС) является формой косвенного фокальной корковой стимуляции. мТМС использует краткие, координационные импульсы электромагнитных полей, которые проникают в череп, чтобы стимулировать регионы цель мозга. мТМС, как полагают, чтобы задействовать механизмы синаптической долговременной потенциации и долговременной депрессии, тем самым увеличивая или уменьшая возбудимости коры области стимулировали 1. Как правило, частота пульса мТМС определяет его последствия: высшее стимуляции частота стремится быть возбуждающим, в то время как нижняя частота тормозящее. Неинвазивные стимулирующие процедуры также широко используется в качестве причинного зонда индуцировать временные 'корковых поражений ", а также создать нейронной поведения отношения или функциональные области, временно отключить функцию желаемой области коры 2 – 4.

Терапевтический мТМС включает в себя несколько сессий стимуляции, как правило, применяется один раз гAily в течение нескольких недель, для лечения различных расстройств, в том числе большого депрессивного расстройства (MDD) 5, нарушения питания 6, и обсессивно-компульсивного расстройства 7. мТМС для MDD является возможным вариантом для медицинской огнеупорных пациентов, и позволяет врачу неинвазивным цели и изменять возбудимость коры головного мозга напрямую связан с депрессивным этиологии или патофизиологии. Обычный корковых мишенью для MDD-МТР является дорсолатеральная префронтальная кора (ДЛПФК) 8. Тем не менее, сходится данные из нейровизуализации, поражения и интенсификации исследований определяет дорсомедиального префронтальной коры (dmPFC) в качестве потенциально важного терапевтической мишени для MDD 9 и ряда других психических расстройств, характеризующихся дефицитом в саморегуляции поведения, мыслей и эмоциональной 10 государств. DmPFC это область постоянной активации в эмоциональной регуляции 11 поведенческой регуляции 12,13.dmPFC также связан с нейрохимических 14, структурно 15, 16 и функциональные нарушения в MDD

Описанный здесь порядок 20 сеансов (4 недели) в магнитно-резонансной томографии (МРТ) руководствоваться РТМ в dmPFC на двусторонней основе, как для лечения большого депрессивного расстройства. В дополнение к обычным протоколом 10 Гц применяется в течение 30 мин, прерывистый протокола стимуляции тета разрыва (TBS) обсуждается, которая применяется 50 Гц триплет всплески с частотой 5 Гц в течение 6 мин 17 сессии. Оба протокола считается возбуждающим, с протоколом TBS, имеющих потенциал для достижения сопоставимых эффекты, используя гораздо более короткий сеанс 18. В обоих протоколов, анатомические МРТ, а также клинические оценки приобретены до МТР. Нейронавигация использует анатомические сканирования для учета анатомической изменчивости dmPFC и оптимизировать расположение МТР. Относительно новый 120 ° -angled мТМС жидкости охлаждения катушки также намред в целях стимулирования глубже средней линии корковых структур. Наконец, мТМС интенсивности титрования использовали в течение первой недели сессий МТР для того, чтобы пациенты могли приучить к более высоким уровням боль, связанную с dmPFC стимуляции по сравнению с обычной стимуляции ДЛПФК.

Protocol

Это исследование было одобрено Советом по этике исследований в сети здравоохранения университета. Выбор 1. Предмет Провести первоначальную оценку на перспективной пациента. Критерии включения были наличие текущего депрессивного эпизода, который устойчив по кра?…

Representative Results

В предыдущей работе, хамд 17 был использован в качестве меры ответа на лечение для 10 Гц dmPFC-мТМС. Табл 1 представлены до и после лечения хамд 17 баллов в ранее опубликованной серии случаев 27. Среди всех субъектов, предварительная обработка хамд 17 счет был 21.66…

Discussion

Вот, МРТ наведением dmPFC-мТМС был применен для лечения резистентной MDD. В общем, мТМС на этом сайте хорошо переносится, с мягким головы дискомфорта и боли в месте раздражения, что адекватно управляемый с помощью адаптивного титрования. В ходе испытаний открыть ярлык и обзор графика, и 10 Гц …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors wish to thank Aisha Dar, Vanathy Niranjan, and Dr. Umar Dar for technical assistance with rTMS delivery and data collection. The authors also wish to acknowledge the generous support of the Toronto General and Western Hospital Foundation, the Buchan Family Foundation, and the Ontario Brain Institute in funding this work.

Materials

3T GE Signa HDx Scanner GE n/a
Visor 2.0 Neuronavigation System ANT Neuro n/a
MagPro R30 Stimulator MagVenture n/a
Cool-DB80 Coil MagVenture n/a

References

  1. Fitzgerald, P. B., Fountain, S., Daskalakis, Z. J. A comprehensive review of the effects of rTMS on motor cortical excitability and inhibition. Clinical Neurophysiology. 117, 2584-2596 (2006).
  2. Pascual-Leone, A., Gates, J. R., Dhuna, A. Induction of speech arrest and counting errors with rapid-rate transcranial magnetic stimulation. Neurology. 41, 697-702 (1991).
  3. Young, L., Camprodon, J. A., Hauser, M., Pascual-Leone, A., Saxe, R. Disruption of the right temporoparietal junction with transcranial magnetic stimulation reduces the role of beliefs in moral judgments. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107, 6753-6758 (2010).
  4. Hilgetag, C. C., Théoret, H., Pascual-Leone, A. Enhanced visual spatial attention ipsilateral to rTMS-induced “virtual lesions” of human parietal cortex. Nature neuroscience. 4, 953-957 (2001).
  5. Berman, R. M., et al. A randomized clinical trial of repetitive transcranial magnetic stimulation in the treatment of major depression. Biological psychiatry. 47, 332-337 (2000).
  6. Van den Eynde, F., et al. Repetitive transcranial magnetic stimulation reduces cue-induced food craving in bulimic disorders. Biological psychiatry. 67 (8), 793-795 (2010).
  7. Berlim, M. T., Neufeld, N. H., Vanden Eynde, F. Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) for obsessive-compulsive disorder (OCD): an exploratory meta-analysis of randomized and sham-controlled trials. Journal of psychiatric research. 47 (8), 999-1006 (2013).
  8. Fitzgerald, P. B., et al. A randomized trial of unilateral and bilateral prefrontal cortex transcranial magnetic stimulation in treatment-resistant major depression. Psychological Medicine. 41, 1187-1196 (2011).
  9. Downar, J., Daskalakis, Z. J. New targets for rTMS in depression: A review of convergent evidence. Brain Stimulation. 6, 231-240 (2013).
  10. Downar, J., Sankar, A., Giacobbe, P., Woodside, B., Colton, P. Unanticipated Rapid Remission of Refractory Bulimia Nervosa, during High-Dose Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation of the Dorsomedial Prefrontal Cortex: A Case Report. Frontiers in psychiatry. 3 (30), 1-5 (2012).
  11. Gallinat, J., Brass, M. Keep Calm and Carry On”: Structural Correlates of expressive suppression of emotions. PLoS ONE. 6, e1-e4 (2011).
  12. Langner, R., Cieslik, E. C., Rottschy, C., Eickhoff, S. B. Interindividual differences in cognitive flexibility: influence of gray matter volume, functional connectivity and trait impulsivity. Brain structure, & function. , (2014).
  13. Jung, Y. -. C., et al. Synchrony of anterior cingulate cortex and insular-striatal activation predicts ambiguity aversion in individuals with low impulsivity. Cerebral cortex. 24 (5), 1397-1408 (2014).
  14. Auer, D. P., Pütz, B., Kraft, E., Lipinski, B., Schill, J., Holsboer, F. Reduced glutamate in the anterior cingulate cortex in depression: An in vivo proton magnetic resonance spectroscopy study. Biological Psychiatry. 47, 305-313 (2000).
  15. Bora, E., Fornito, A., Pantelis, C., Yucel, M. Gray matter volume in major depressive disorder: a meta-analysis of voxel-based morphometry studies. Psychiatry research. 211 (1), 37-46 (2013).
  16. Sheline, Y. I., Price, J. L., Yan, Z., Mintun, M. A. Resting-state functional MRI in depression unmasks increased connectivity between networks via the dorsal nexus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107, 11020-11025 (2010).
  17. Huang, Y. -. Z., Edwards, M. J., Rounis, E., Bhatia, K. P., Rothwell, J. C. Theta burst stimulation of the human motor cortex. Neuron. 45, 201-206 (2005).
  18. Bakker, N., et al. rTMS of the dorsomedial prefrontal cortex for major depression: safety, tolerability, effectiveness, and outcome predictors for 10 Hz versus intermittent theta-burst stimulation. Brain Stimulation. In Press, 1-22 (2014).
  19. Talairach, J., Tournoux, P. Co-planar stereotaxic atlas of the human brain: 3-dimensional proportional system: an approach to cerebral imaging. Neuropsychologia. 39, 145 (1988).
  20. Terao, Y., et al. A single motor unit recording technique for studying the differential activation of corticospinal volleys by transcranial magnetic stimulation. Brain Research Protocols. 7, 61-67 (2001).
  21. Schutter, D. J. L. G., van Honk, J. A standardized motor threshold estimation procedure for transcranial magnetic stimulation research. The journal of ECT. 22, 176-178 (2006).
  22. Downar, J., Geraci, J., et al. Anhedonia and Reward-Circuit Connectivity Distinguish Nonresponders from Responders to Dorsomedial Prefrontal Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation in Major Depression. Biological psychiatry. , 1-26 (2013).
  23. Downar, J., Geraci, J., et al. Anhedonia and Reward-Circuit Connectivity Distinguish Nonresponders from Responders to Dorsomedial Prefrontal Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation in Major Depression. Biological Psychiatry. 76 (3), 176-185 (2014).
  24. Beck, A. T., Steer, R. A., Brown, G. K. . Manual for the Beck depression inventory-II. , 1-82 (1996).
  25. Beck, A. T., Epstein, N., Brown, G., Steer, R. A. An inventory for measuring clinical anxiety: psychometric properties. Journal of consulting and clinical psychology. 56, 893-897 (1988).
  26. Hamilton, M. C. Hamilton Depression Rating Scale (HAM-D). REDLOC. 23, 56-62 (1960).
  27. Salomons, T. V., et al. Resting-State Cortico-Thalamic-Striatal Connectivity Predicts Response to Dorsomedial Prefrontal rTMS in Major Depressive Disorder. Neuropsychopharmacology official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 39, 488-498 (2014).
  28. Hayward, G., et al. Exploring the physiological effects of double-cone coil TMS over the medial frontal cortex on the anterior cingulate cortex: an H2(15)O PET study. The European journal of neuroscience. 25, 2224-2233 (2007).
  29. Vanneste, S., Ost, J., Langguth, B., De Ridder, D. TMS by double-cone coil prefrontal stimulation for medication resistant chronic depression: a case report. Neurocase. 20 (1), 61-68 (2014).
  30. Mueller, S., et al. Individual Variability in Functional Connectivity Architecture of the Human Brain. Neuron. 77, 586-595 (2013).
  31. 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, 595-603 (2012).
  32. Fox, M. D., Liu, H., Pascual-Leone, A. Identification of reproducible individualized targets for treatment of depression with TMS based on intrinsic connectivity. NeuroImage. 66, 151-160 (2013).
  33. Kedzior, K., Azorina, V., Reitz, S. More female patients and fewer stimuli per session are associated with the short-term antidepressant properties of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS): a meta-analysis of 54 sham-controlled studies published between 1997-2013. Neuropsychiatric disease and treatment. 10, 727-756 (2014).
  34. Lee, J. C., Blumberger, D. M., Fitzgerald, P. B., Daskalakis, Z. J., Levinson, A. J. The Role of Transcranial Magnetic Stimulation in Treatment-Resistant Depression: A Review. Current Pharmaceutical Design. 18, 5846-5852 (2012).
  35. Maeda, F., Keenan, J. P., Tormos, J. M., Topka, H., Pascual-Leone, A. Interindividual variability of the modulatory effects of repetitive transcranial magnetic stimulation on cortical excitability. Experimental Brain Research. 133, 425-430 (2000).
  36. Brunoni, A. R., Ferrucci, R., Fregni, F., Boggio, P. S., Priori, A. Transcranial direct current stimulation for the treatment of major depressive disorder: a summary of preclinical, clinical and translational findings. Progress in neuro-psychopharmacology, & biological psychiatry. 39, 9-16 (2012).
  37. Mantovani, A., Simpson, H. B., Fallon, B. A., Rossi, S., Lisanby, S. H. Randomized sham-controlled trial of repetitive transcranial magnetic stimulation in treatment-resistant obsessive-compulsive disorder. The international journal of neuropsychopharmacology / official scientific journal of the Collegium Internationale Neuropsychopharmacologicum (CINP. 13, 217-227 (2010).
  38. Watts, B. V., Landon, B., Groft, A., Young-Xu, Y. A sham controlled study of repetitive transcranial magnetic stimulation for posttraumatic stress disorder). Brain Stimulation. 5, 38-43 (2012).
  39. Berlim, M. T., Broadbent, H. J., Van den Eynde, F. Blinding integrity in randomized sham-controlled trials of repetitive transcranial magnetic stimulation for major depression: a systematic review and meta-analysis. The international journal of neuropsychopharmacology / official scientific journal of the Collegium Internationale Neuropsychopharmacologicum (CINP). 16, 1173-1181 (2013).
  40. Brunoni, A. R., Lopes, M., Kaptchuk, T. J., Fregni, F. Placebo response of non-pharmacological and pharmacological trials in major depression: a systematic review and meta-analysis. PLoS One. 4, e4824 (2009).
  41. Chistyakov, A. V., Rubicsek, O., Kaplan, B., Zaaroor, M., Klein, E. Safety tolerability and preliminary evidence for antidepressant efficacy of theta-burst transcranial magnetic stimulation in patients with major depression. The international journal of neuropsychopharmacology / official scientific journal of the Collegium Internationale Neuropsychopharmacologicum (CINP). 13, 387-393 (2010).
  42. Iyer, M. B., Schleper, N., Wassermann, E. M. Priming stimulation enhances the depressant effect of low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation). The Journal of neuroscience the official journal of the Society for Neuroscience. 23, 10867-10872 (2003).
  43. Vedeniapin, A., Cheng, L., George, M. S. Feasibility of simultaneous cognitive behavioral therapy and left prefrontal RTMS for treatment resistant depression. Brain Stimulation. 3, 207-210 (2010).
  44. Rumi, D. O., et al. Transcranial magnetic stimulation accelerates the antidepressant effect of amitriptyline in severe depression: A double-blind placebo-controlled study. Biological Psychiatry. 57, 162-166 (2005).
  45. Platz, T., Rothwell, J. C. Brain stimulation and brain repair–rTMS: from animal experiment to clinical trials–what do we know. Restorative neurology and neuroscience. 28, 387-398 (2010).
check_url/53129?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Dunlop, K., Gaprielian, P., Blumberger, D., Daskalakis, Z. J., Kennedy, S. H., Giacobbe, P., Downar, J. MRI-guided dmPFC-rTMS as a Treatment for Treatment-resistant Major Depressive Disorder. J. Vis. Exp. (102), e53129, doi:10.3791/53129 (2015).

View Video