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

Индивидуализированное лечение депрессии rTMS с использованием метода таргетинга на основе фМРТ

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

Summary

Настоящий протокол описывает применение повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции (rTMS), где субрегион дорсолатеральной префронтальной коры (DLPFC) с сильнейшей функциональной антикорреляцией с субгенуальной передней поясной корой (sgACC) был расположен в качестве цели стимуляции с помощью системы нейронавигации на основе фМРТ.

Abstract

Для достижения большей клинической эффективности ожидается революция в лечении большого депрессивного расстройства (MDD). Повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция (rTMS) является неинвазивной и безопасной техникой нейромодуляции, которая немедленно изменяет активность мозга. Несмотря на его широкое применение в лечении MDD, ответ на лечение остается различным среди людей, что может быть связано с неточным позиционированием цели стимуляции. Наше исследование направлено на изучение того, улучшает ли функциональное позиционирование с помощью магнитно-резонансной томографии (фМРТ) эффективность rTMS в лечении депрессии. Мы намерены выявить и стимулировать субрегион дорсолатеральной префронтальной коры (DLPFC) в MDD с наиболее сильной антикоррелиляцией с подродовой передней поясной корой (sgACC), а также провести сравнительное исследование этого нового метода и традиционного правила 5 см. Для достижения более точной стимуляции оба метода применялись под руководством системы нейронавигации. Мы ожидали, что лечение ТМС с индивидуальным позиционированием, основанным на функциональной связности состояния покоя, может показать лучшую клиническую эффективность, чем метод 5 см.

Introduction

Большое депрессивное расстройство (MDD) характеризуется значительной и стойкой депрессией, и в более тяжелых случаях пациенты могут столкнуться с галлюцинациями и / или бредом 1,2. По сравнению с общей популяцией, риск самоубийства среди пациентов с БДД примерно в 20 раз выше3. В то время как лекарства в настоящее время являются наиболее используемым методом лечения MDD, 30% – 50% пациентов не имеют адекватного ответа на антидепрессанты4. Для респондентов улучшение симптомов имеет тенденцию появляться после относительно длительного латентного периода и сопровождается побочными эффектами. Психотерапия, хотя и эффективна для некоторых пациентов, является дорогостоящей и трудоемкой. Поэтому срочно требуется более безопасное и эффективное лечение MDD.

Повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция (rTMS) является неинвазивной и безопасной методикой и была одобрена для лечения различных психических расстройств 5,6,7. Хотя его терапевтический механизм остается неясным, предполагалось, что rTMS работает, регулируя активность стимулируемых областей мозга и нейронную пластичность 8,9,10, тем самым нормализуя специфические функциональные сети 10,11,12. rTMS также вызывает сетевой эффект, который вызывает изменения в удаленных областях мозга через пути соединения, что приводит к усиленномутерапевтическому эффекту 13. Хотя rTMS изменяет активность мозга немедленно и надежно, его частота ответа при лечении MDD составляет всего около 18% 14. Основной причиной может быть неточное расположение мишеней стимуляции15.

Подродовая передняя поясная кора (sgACC) в основном отвечает за эмоциональную обработку и играет роль в регулировании реакции на стрессовые события, эмоциональной реакции на внутренние и внешние раздражители и эмоциональной экспрессии 16,17,18. Этот субрегион АКК имеет значительную структурную и функциональную связь с корой головного мозга и лимбической системой19,20. Интересно, что исследования показали, что постстимуляционная активность этой области тесно связана с клинической эффективностью ТМС. Например, кровоток sgACC уменьшался после курса ТМС, направленного на правую дорсолатеральную префронтальную кору (DLPFC), что было связано с облегчением депрессивных симптомов21. Vink et al.8 обнаружили, что стимуляция, направленная на DLPFC, распространялась на sgACC, и предположили, что активность sgACC может быть биомаркером ответа на лечение ТМС. Согласно предыдущим исследованиям, Фокс и его коллеги22 предположили, что нацеливание на субрегион DLPFC, который демонстрирует самую сильную функциональную антисвязь с sgACC (координата MNI: 6, 16, -10), усиливает антидепрессивный эффект. Здесь мы демонстрируем протокол исследования, направленный на изучение этой гипотезы.

Protocol

Сообщите всем участникам об исследовании и попросите их подписать форму информированного согласия до начала исследования. Настоящий протокол был одобрен Комитетом по этике исследований Аффилированной мозговой больницы Медицинского университета Гуанчжоу. ПРИМЕЧАНИЕ:…

Representative Results

Анализ FC с точки зрения ROI должен показать, что sgACC значительно антикоррелирует с DLPFC, в котором самая сильная отрицательная корреляция является выбранной целью стимулирования. В корреляционном анализе33 следует найти значимую антикорреляцию между функциональной связност?…

Discussion

sgACC отвечает за эмоциональную обработку и играет важную роль в регуляции стресса 16,17,18. Исследование показывает, что нацеливание на субрегион DLPFC, который демонстрирует самую сильную функциональную антисвязность с sgACC (6, 16, -10), может уси?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Исследование финансировалось проектом China Postdoctoral Science Foundation (2019M652854) и Фондом естественных наук гуандуна, Китай (грант No 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
check_url/fr/62687?article_type=t

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