經(jīng)顱磁刺激(Transcranial magnetic stimulation, TMS)是一種有效的治療抑郁癥的方法,但其局限性在于最佳治療靶點(diǎn)尚不明確。早期TMS試驗(yàn)缺乏刺激靶點(diǎn),因此使用頭皮測(cè)量將TMS線圈定位在前額葉皮層上。隨著時(shí)間的推移,這種方法會(huì)很明顯地導(dǎo)致刺激位點(diǎn)的變化,這可能會(huì)導(dǎo)致抗抑郁反應(yīng)的異質(zhì)性。新的技術(shù)方法可以實(shí)現(xiàn)TMS線圈在特定大腦位置的精確定位,但是要有效利用這些精確的方法需要更精確的治療靶點(diǎn)。本文回顧了神經(jīng)成像是如何被用來(lái)識(shí)別抑郁癥的更集中的治療靶點(diǎn)的。最近的研究表明,更有效的額葉TMS靶點(diǎn)在功能上與深層邊緣區(qū)(如膝下扣帶回皮質(zhì))相連。作者們回顧了如何利用連通性來(lái)確定一個(gè)適用于所有患者的最佳TMS靶點(diǎn),甚至可能是每個(gè)患者的個(gè)性化靶點(diǎn),并在最后闡述了這一新興領(lǐng)域的臨床意義,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了未來(lái)研究的關(guān)鍵問(wèn)題。本文發(fā)表在Biological Psychiatry雜志。(可添加微信號(hào)siyingyxf或18983979082獲取原文)。重度抑郁癥影響全球約3.5億人,占全球人口的五分之一,是導(dǎo)致多年殘疾的主要原因。只有30%的患者通過(guò)一線治療得到緩解。多次治療失敗的個(gè)體被歸類為難治性抑郁癥,這些患者不太可能對(duì)進(jìn)一步的藥物試驗(yàn)有反應(yīng)。重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(Repetitive transcranial magnetic stimulation, rTMS)是美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)的一種既安全又有效的治療方法,可以緩解難治性抑郁癥患者的癥狀。它包括在頭皮外部施加的局部磁刺激,通常在背外側(cè)前額葉皮層(dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC),這會(huì)在皮下的皮層組織中引起電刺激。臨床上最常用的TMS線圈是8字形線圈,它具有相對(duì)聚焦的刺激場(chǎng),這將是本文綜述的重點(diǎn)。然而,存在聚焦較小的TMS線圈,這是在補(bǔ)充材料中討論的一個(gè)重要主題。雖然rTMS對(duì)某些個(gè)體有效,但許多其他具有相似臨床特征的個(gè)體獲益甚微。典型的應(yīng)答率(定義為抑郁評(píng)分下降超過(guò)50%)和緩解率(定義為TMS后抑郁評(píng)分低于抑郁合格水平)通常在29%至46%(應(yīng)答率)和18%至31%(緩解率)之間。雖然治療應(yīng)答在臨床上有意義,特別是在難治性人群中,但緩解應(yīng)被視為最終目標(biāo)。過(guò)去20年的研究旨在提高個(gè)體間治療效果的有效性和一致性。雖然最佳刺激參數(shù)和劑量很重要,但治療結(jié)果的個(gè)體間異質(zhì)性的一個(gè)主要來(lái)源是DLPFC空間范圍內(nèi)刺激位點(diǎn)的差異。自20世紀(jì)90年代中期臨床應(yīng)用rTMS治療抑郁癥以來(lái),神經(jīng)影像學(xué)為抑郁癥的治療靶點(diǎn)提供了信息和指導(dǎo)(圖1)。早期對(duì)中風(fēng)和腫瘤患者的研究表明,左前額葉損傷會(huì)增加抑郁的風(fēng)險(xiǎn)。原發(fā)性抑郁癥的功能性神經(jīng)影像學(xué)研究報(bào)告了左前額葉皮質(zhì)的低代謝,在成功的抗抑郁治療后,這種低代謝得到改善。因此,早期rTMS研究的靶點(diǎn)是左側(cè)DLPFC,這與我們對(duì)抑郁癥的神經(jīng)解剖學(xué)知識(shí)相稱。圖1 經(jīng)顱磁刺激靶向治療抑郁癥的進(jìn)展隨著時(shí)間的推移,很明顯,左側(cè)DLPFC是高度異構(gòu)的,應(yīng)答率可能取決于在DLPFC中的哪個(gè)位置進(jìn)行rTMS。病變和代謝神經(jīng)影像學(xué)研究未能復(fù)制左側(cè)DLPFC和抑郁癥之間的簡(jiǎn)單聯(lián)系。更重要的是,精神疾病開(kāi)始被概念化為大腦網(wǎng)絡(luò)的障礙,而不是單個(gè)大腦區(qū)域的障礙。類似地,rTMS開(kāi)始被概念化為一種網(wǎng)絡(luò)療法——盡管刺激通常應(yīng)用于單個(gè)大腦區(qū)域,但其效果是通過(guò)分布式網(wǎng)絡(luò)介導(dǎo)的。近來(lái),繪制大腦網(wǎng)絡(luò)和大腦連接的進(jìn)展使我們能夠識(shí)別這些網(wǎng)絡(luò),并潛在地完善我們的抑郁癥治療靶點(diǎn)。本文描述了抑郁癥靶向治療策略的演變和該領(lǐng)域的新進(jìn)展。TMS的靶點(diǎn)、功能連接和治療反應(yīng)之間的牢固關(guān)系表明,通常用于研究和臨床實(shí)踐的標(biāo)準(zhǔn)8字形線圈可以產(chǎn)生有意義的聚焦度。更小的8字形線圈也是可用的,并且可能有利于引發(fā)更有靶向性的效果。也有一些研究是以犧牲聚焦度(深度-聚焦度的權(quán)衡)為代價(jià),致力于開(kāi)發(fā)深入皮層的TMS線圈。這些線圈不能實(shí)現(xiàn)選擇性深部靶向;相對(duì)于更深的區(qū)域,表層皮質(zhì)區(qū)域總是刺激強(qiáng)度更大。這就限制了使用TMS可以安全達(dá)到的刺激深度:在4厘米或更深的深度直接對(duì)靶點(diǎn)進(jìn)行TMS會(huì)導(dǎo)致表面刺激強(qiáng)度超過(guò)當(dāng)前rTMS安全指南的上限。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)線圈,深度線圈在抑郁癥方面的療效研究正在進(jìn)行,深度線圈可能與較高的副作用率相關(guān)。在任何情況下,精確的神經(jīng)解剖學(xué)靶點(diǎn)可能與深部TMS線圈無(wú)關(guān),因?yàn)樗鼈兇碳さ氖歉鼜V泛的前額葉皮層。相反,有一些DLPFC刺激療法比8字形TMS線圈更具聚焦性,例如硬膜外皮質(zhì)刺激,該種刺激的刺激電極植入皮質(zhì)表面,可實(shí)現(xiàn)更有效、一致和準(zhǔn)確的刺激傳遞。這種方法在小樣本(n=11)中進(jìn)行了試驗(yàn),但抗抑郁療效有限,可能是因?yàn)楦械闹委熜枰械陌悬c(diǎn)。有趣的是,隨訪分析表明前外側(cè)硬膜外電極定位最有效,與本綜述中描述的TMS研究一致(補(bǔ)充圖S2)。隨著我們對(duì)相關(guān)抗抑郁靶點(diǎn)知識(shí)的提高,更聚焦的療法的價(jià)值可能會(huì)變發(fā)生化。

圖S2 A. SGC的靜息態(tài)功能連接圖。B. 39名抑郁癥患者中與TMS靶點(diǎn)相關(guān)的治療效果。圓圈表示F3 beam組平均的刺激位點(diǎn)。C. 11名抑郁癥患者中與慢性硬膜外刺激電極位置相關(guān)的治療結(jié)果。2. 使用頭皮測(cè)量進(jìn)行靶向TMS首次對(duì)抑郁癥進(jìn)行的rTMS臨床研究確定DLPFC靶點(diǎn)位于運(yùn)動(dòng)皮層前5厘米,位于Talairach圖譜中的Brodmann區(qū)域(BA) 46和BA9。這種5厘米的方法隨后被用于更大的臨床試驗(yàn),并獲得了美國(guó)食品和藥物管理局的批準(zhǔn)。然而,這種方法沒(méi)有考慮頭部尺寸或解剖結(jié)構(gòu)的差異,導(dǎo)致很大比例患者的前運(yùn)動(dòng)皮層或額葉視野受到刺激。因此,許多臨床中心采用5.5或6厘米來(lái)將平均刺激位點(diǎn)移動(dòng)得更靠近前部和側(cè)部。最近的研究估計(jì)BA 9和BA 46的交點(diǎn)實(shí)際上在運(yùn)動(dòng)皮層前6.9 cm,但這在臨床上并未采用?;蛟S還值得注意的是,BA 9和BA 46的區(qū)域劃分自1909年Brodmann劃分以來(lái)已經(jīng)被重新定義了幾次,并且在個(gè)體之間具有高度的差異。5-6厘米方法是最常用的靶向方法,截至2016年,占隨機(jī)臨床試驗(yàn)的84%(5厘米:75%;6厘米:9%)。一種基于10-20腦電圖系統(tǒng)的新的靶向定位方法已經(jīng)被提出,以解決個(gè)體顱骨尺寸的差異。腦電圖電極位置與解剖磁共振成像(MRI)的配準(zhǔn)表明,電極位置在F3前外側(cè)1cm、F3和F5之間或AF3和F3之間時(shí),可以可靠地靶向DLPFC(圖2)。此后,開(kāi)發(fā)了僅基于少量頭皮測(cè)量來(lái)估計(jì)F3電極位置的軟件(Beam F3)。這種方法已經(jīng)得到了廣泛的臨床應(yīng)用,具有很高的可靠性,并得到了臨床TMS協(xié)會(huì)的認(rèn)可。然而,這種靶向方法尚未像5-6厘米方法那樣在雙盲隨機(jī)試驗(yàn)中得到驗(yàn)證。此外,盡管這種技術(shù)確保了DLPFC更一致的靶向性,并且通過(guò)這種方法選擇的DLPFC前外側(cè)部位被認(rèn)為更有效(圖S2),但抗抑郁療效的明顯提高仍有待證明。另一個(gè)有趣的點(diǎn)是5.5厘米和波束F3靶向方法得出的靶點(diǎn)之間的空間重疊僅有邊際范圍(圖2)。鑒于這種空間差異,未來(lái)的工作應(yīng)該直接比較這些靶向方法,以確定抗抑郁的反應(yīng)或副作用是否存在差異。圖2 抑郁的經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS)位點(diǎn)的異質(zhì)性。A. 5.5厘米靶向方法(藍(lán)色)和Beam F3靶向方法(紅色)。B. 用于治療抑郁癥的各種TMS靶點(diǎn)。3. 基于腦結(jié)構(gòu)、功能和代謝的靶向性TMS如果靶點(diǎn)被相當(dāng)廣泛地定義在左側(cè)DLPFC,那么基于頭皮測(cè)量的靶向TMS是合理的。然而,隨著我們對(duì)抑郁癥神經(jīng)解剖學(xué)知識(shí)的增加,更準(zhǔn)確的TMS靶點(diǎn)是有必要的。在這種方法的第一個(gè)例子中,Fitzgerald等人對(duì)抑郁癥的功能成像研究進(jìn)行了薈萃分析,以確定最一致的異常的左側(cè)DLPFC精確坐標(biāo)。然后,作者使用神經(jīng)導(dǎo)航TMS在抑郁癥患者中定位這個(gè)坐標(biāo)。神經(jīng)導(dǎo)航使TMS線圈能夠根據(jù)單個(gè)受試者的大腦結(jié)構(gòu)圖像定位到特定的解剖位置。神經(jīng)導(dǎo)航和傳統(tǒng)的5厘米方法都降低了抑郁癥的嚴(yán)重程度;然而,在兩個(gè)隊(duì)列研究中,靶向方法和臨床軌跡之間沒(méi)有顯著的相互作用,個(gè)體之間的反應(yīng)變異性也沒(méi)有明顯降低。盡管如此,神經(jīng)導(dǎo)航方法在趨勢(shì)水平上似乎更有效,癥狀嚴(yán)重程度總體減少約49%,而5厘米方法觀察到的減少為27%。其他針對(duì)該解剖位置的研究發(fā)現(xiàn)其優(yōu)于假刺激條件,但同樣未能證明其優(yōu)于傳統(tǒng)的基于頭皮的定位。有趣的是,調(diào)整刺激強(qiáng)度以考慮個(gè)體頭皮到皮層的距離并沒(méi)有增強(qiáng)解剖定位的效果。這可能是因?yàn)殡m然TMS效應(yīng)通常取決于強(qiáng)度,但不同腦區(qū)皮質(zhì)閾值或反應(yīng)性可能不同,甚至不相關(guān),這為當(dāng)前的臨床實(shí)踐提出了潛在的警告。在任何情況下,這些研究都沒(méi)有明確指出TMS刺激解剖學(xué)位置治療抑郁癥的優(yōu)越性,可能是因?yàn)檫@些研究的統(tǒng)計(jì)學(xué)效力不足,最佳解剖靶點(diǎn)不同于上述靶點(diǎn),或者解剖學(xué)靶點(diǎn)無(wú)法解決DLPFC功能組織中的個(gè)體差異。其他研究組試圖通過(guò)靶向代謝的個(gè)體差異來(lái)改善抑郁癥的TMS。在一項(xiàng)這樣的研究中,首先使用正電子發(fā)射斷層掃描對(duì)每個(gè)個(gè)體DLPFC中最大的低代謝位點(diǎn)進(jìn)行定位,然后使用高頻rTMS靶向刺激。然而,無(wú)論是這項(xiàng)研究還是其他類似的研究都不能證明這種方法相對(duì)于傳統(tǒng)靶向方法的優(yōu)越性??赡茉虬ㄕ娮影l(fā)射斷層成像的空間分辨率差,靶點(diǎn)的再現(xiàn)性未知,或者前額葉低代謝的單個(gè)病灶不是最佳的抗抑郁靶點(diǎn)。有趣的是,在33%到7 3 % 的個(gè)體中,低代謝最大值位于右側(cè)DLPFC,這與最近的其他研究一致,挑戰(zhàn)了抑郁癥情緒偏側(cè)化的傳統(tǒng)效價(jià)假說(shuō)。最后,至少有一項(xiàng)針對(duì)抑郁癥的TMS試驗(yàn)靶向定位功能磁共振成像(functional MRI, fMRI)激活的個(gè)體化位點(diǎn)。這項(xiàng)試驗(yàn)使用n-back工作記憶任務(wù)來(lái)確定每個(gè)患者的個(gè)體化TMS靶點(diǎn),但與假刺激組相比,未能顯示出抗抑郁反應(yīng)或成像生物標(biāo)志物的差異。包括抑郁癥在內(nèi)的精神癥狀的定位已經(jīng)逐漸從關(guān)注單個(gè)大腦區(qū)域,例如DLPFC,轉(zhuǎn)到對(duì)分布式腦網(wǎng)絡(luò)的關(guān)注。例如,與抑郁癥相關(guān)的病變位置并不僅僅位于左側(cè)DLPFC,而是映射到以左側(cè)DLPFC為中心的分布式腦網(wǎng)絡(luò)。類似地,最近的抑郁癥網(wǎng)絡(luò)模型包括多個(gè)皮層和皮層下腦區(qū)。與此同時(shí),已經(jīng)很清楚的是,rTMS的作用并不局限于刺激區(qū)域,而是會(huì)傳播到與刺激部位相連的網(wǎng)絡(luò)中。一種用于可視化腦網(wǎng)絡(luò)的有效神經(jīng)成像技術(shù)是靜息狀態(tài)功能連接(functional connectivity, FC) MRI。腦區(qū)相互連接形成固有網(wǎng)絡(luò),其特點(diǎn)是在自發(fā)的大腦活動(dòng)中有共同的時(shí)間波動(dòng)。即使沒(méi)有外部刺激,這些分布式網(wǎng)絡(luò)也可以被描繪出來(lái),因此被稱為靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)。記錄這些靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少了對(duì)患者依從性的需求,避免了與任務(wù)執(zhí)行或指令相關(guān)的混亂。與傳統(tǒng)的基于任務(wù)的成像相比,靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)也可以表現(xiàn)出更高的再現(xiàn)性。在精神和神經(jīng)疾病中,這些網(wǎng)絡(luò)內(nèi)和網(wǎng)絡(luò)之間的FC通常發(fā)生改變,而成功治療(包括腦刺激)后可能出現(xiàn)部分正?;,F(xiàn)在很清楚的是,DLPFC空間范圍內(nèi)的不同區(qū)域映射到不同的分布式腦網(wǎng)絡(luò),這可能解釋了與傳統(tǒng)TMS定位技術(shù)相關(guān)的部分反應(yīng)差異(圖S1)。圖S1 跨DLPFC空間范圍的不同刺激位點(diǎn)連接到不同的分布式腦網(wǎng)絡(luò),這可能解釋了與傳統(tǒng)TMS靶向技術(shù)相關(guān)的治療反應(yīng)的差異。A. Opitz和他的同事檢查了DLPFC的9個(gè)不同分區(qū)的連接,每一個(gè)都顯示出獨(dú)特的連通性,表明不同的刺激部位可能產(chǎn)生不同的治療效果。B. 各種靜息態(tài)網(wǎng)絡(luò)與DLPFC有功能上的聯(lián)系。焦點(diǎn)從大腦區(qū)域到大腦網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移已經(jīng)激發(fā)了各種新的方法來(lái)改善抑郁癥的TMS。其中包括使用TMS來(lái)改變連接,目的是修正抑郁癥中的網(wǎng)絡(luò)異常。另一個(gè)是使用大腦連通性來(lái)預(yù)測(cè)哪些患者會(huì)對(duì)TMS治療有反應(yīng)。最后,基于刺激靶點(diǎn)與其他大腦區(qū)域的連通性,大腦連通性已被用于識(shí)別抑郁癥的rTMS靶點(diǎn)。后一種方法的一個(gè)例子與以下觀察結(jié)果有關(guān),即當(dāng)刺激偶然傳遞特定到DLPFC部位時(shí),抗抑郁效果更好,該DLPFC位點(diǎn)與膝下扣帶回皮層(subgenual cingulate cortex, SGC)有更強(qiáng)的負(fù)(反相關(guān))功能連接(圖3)。SGC區(qū)位于扣帶束的前-下端,與前額葉和邊緣結(jié)構(gòu)(均與抑郁癥有關(guān))有廣泛的連接。它與異常的情緒調(diào)節(jié)和處理有關(guān),并與不同抗抑郁治療方式的抑郁和臨床反應(yīng)有關(guān)。圖3 重復(fù)經(jīng)顱磁刺激的抗抑郁反應(yīng)與不同國(guó)際隊(duì)列中刺激位點(diǎn)和SGC之間的功能連接有關(guān)。B. 背外側(cè)前額葉皮層(DLPFC)和SGC的正性功能連接(紅色)和負(fù)性功能連接(藍(lán)色);C. DLPFC(綠色)和SGC(紅色)之間的負(fù)(反相關(guān))時(shí)間序列;D和E. 在Boston (D)和Melbourne (E)隊(duì)列中,更大的治療結(jié)果(臨床評(píng)分變化的百分比)與更負(fù)的單個(gè)被試DLPFC位點(diǎn)SGC FC相關(guān)。刺激位點(diǎn)的DLPFC-SGC功能連接與治療反應(yīng)之間的聯(lián)系已經(jīng)在3個(gè)不同地區(qū)的臨床隊(duì)列中得到了證實(shí),在不同人群、方法、掃描儀、刺激器和DLPFC靶向方法(5.5厘米、認(rèn)知激活、Beam F3)中都得到了強(qiáng)有力的發(fā)現(xiàn)。更具體地說(shuō),當(dāng)個(gè)體在與SGC最大FC負(fù)相關(guān)的DLPFC位點(diǎn)附近受到刺激時(shí),抑郁癥狀減少了60%至70%,而在更遠(yuǎn)的地方受到刺激時(shí),個(gè)體沒(méi)有反應(yīng)或抑郁癥狀惡化。SGC功能連接和治療反應(yīng)之間的聯(lián)系對(duì)于真刺激組(假刺激組沒(méi)有)的個(gè)體也是獨(dú)特的。基于這些聯(lián)系,有人提出,與SGC最負(fù)相關(guān)的DLPFC位點(diǎn)可能是抑郁癥的最佳TMS靶點(diǎn)。最大SGC-FC負(fù)相關(guān)的DLPFC坐標(biāo)為x = -42,y = 44,z = 30(蒙特利爾神經(jīng)病學(xué)研究所坐標(biāo))。根據(jù)這一推理,最近一項(xiàng)大型TMS隨機(jī)試驗(yàn)使用神經(jīng)導(dǎo)航來(lái)定位這一靶點(diǎn),目標(biāo)是優(yōu)化抗抑郁反應(yīng)。然而,這項(xiàng)試驗(yàn)的目標(biāo)是比較兩種不同形式的主動(dòng)rTMS,而不是驗(yàn)證這一靶點(diǎn)。與傳統(tǒng)的頭皮靶向相比,神經(jīng)導(dǎo)航TMS是否會(huì)導(dǎo)致更強(qiáng)或更一致的抗抑郁反應(yīng),仍有待在專門(mén)的臨床試驗(yàn)中進(jìn)行測(cè)試。目前還不清楚與SGC的連接是否是定義最佳TMS靶點(diǎn)的唯一或最重要的連接。TMS靶點(diǎn)與抑郁癥相關(guān)的其他腦區(qū)的連接也很重要。如果您對(duì)腦影像數(shù)據(jù)處理感興趣,歡迎瀏覽思影科技課程及服務(wù)(可添加微信號(hào)siyingyxf或18983979082咨詢):第三十六屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班(南京,2021.1.6-11)
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第三十五屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班(重慶,11.30-12.5)
第三十七屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班(重慶,1.23-28)
補(bǔ)充材料:DLPFC-SGC FC與治療反應(yīng)之間的作用機(jī)制——一個(gè)未解決的問(wèn)題為什么TMS位點(diǎn)在功能上與SGC或其他邊緣區(qū)域相連能夠產(chǎn)生更好的抗抑郁反應(yīng),其機(jī)制尚不清楚。一些大腦網(wǎng)絡(luò)在DLPFC的空間范圍內(nèi)聚集,包括中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)、突顯網(wǎng)絡(luò)和帶狀蓋腦網(wǎng)絡(luò)(圖3,1,c.f.圖4,2)。認(rèn)知控制回路可能在與自我反思或情緒處理相關(guān)腦區(qū)的相反方向上發(fā)揮作用,這可能與DLPFC和默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)(default mode network, DMN)或SGC之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系相關(guān)。TMS刺激到和SGC負(fù)相關(guān)很強(qiáng)的位點(diǎn)時(shí),可以下調(diào)SGC的活動(dòng),使SGC和DMN之間的超連接正常化,或調(diào)節(jié)DLPFC和SGC之間的連接。由于大腦連接性的個(gè)體差異,上述基于SGC連接性的TMS靶點(diǎn)可能并不適用于所有患者。上述靶點(diǎn)基于1000名健康個(gè)體的平均組連接性。這種平均可以得到穩(wěn)定的地圖,有助于抵消SGC地區(qū)的低信噪比;然而,它忽略了連接中潛在的重要個(gè)體差異。許多人認(rèn)為,rTMS可以根據(jù)個(gè)體間連通性的差異來(lái)個(gè)性化刺激位點(diǎn),從而改善rTMS。最近的工作表明,SGC FC在DLPFC的空間范圍內(nèi)表現(xiàn)出相當(dāng)大的個(gè)體間差異。事實(shí)上,前額葉區(qū)域在細(xì)胞結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)形態(tài)、神經(jīng)功能和連接性方面表現(xiàn)出最高水平的個(gè)體間差異。然而,只有當(dāng)人們能夠克服單一受試者fMRI數(shù)據(jù)的信噪比限制時(shí),這些個(gè)體差異才可能被證明是有用的TMS靶點(diǎn)。過(guò)去十年,在fMRI采集、預(yù)處理和降噪策略方面發(fā)展都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,同時(shí)我們能夠模擬刺激位點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)參與和治療反應(yīng)之間的關(guān)系 (在補(bǔ)充資料中有進(jìn)一步描述)。有了足夠的數(shù)據(jù),功能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中個(gè)體差異變得明顯(圖S1);然而,這些研究中有幾項(xiàng)使用了數(shù)小時(shí)的MRI掃描,這對(duì)臨床患者來(lái)說(shuō)并不實(shí)用。此外,像SGC這樣的邊緣區(qū)域特別容易出現(xiàn)信噪比問(wèn)題,限制了我們識(shí)別穩(wěn)定的TMS靶點(diǎn)的能力。事實(shí)上,最近的研究表明,從個(gè)體與SGC感興趣區(qū)的連接中得出的單一受試者TMS靶點(diǎn)的可重復(fù)性不足,不能說(shuō)明其優(yōu)于基于組水平的連接。這個(gè)信噪比的障礙可以通過(guò)創(chuàng)造性的策略來(lái)克服,以獲得可重復(fù)的個(gè)體化靶點(diǎn)。通過(guò)獲得與邊緣區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的連接,而不僅僅是膝下扣帶回的連接,可以得到更強(qiáng)大的個(gè)體化靶點(diǎn),這些發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被復(fù)制和擴(kuò)展。許多小規(guī)模臨床試驗(yàn)已經(jīng)開(kāi)始使用從個(gè)體化連接獲得的SGC-FC TMS靶點(diǎn)(表1)。其中一些試驗(yàn)報(bào)告了非常高的應(yīng)答率和緩解率,但個(gè)體化方法的療效是否優(yōu)于傳統(tǒng)靶向方法,仍有待在專門(mén)的臨床試驗(yàn)中確定。值得注意的是,這些研究是在小隊(duì)列中進(jìn)行的,通常沒(méi)有進(jìn)行靶點(diǎn)比較或假刺激對(duì)照。當(dāng)使用額外的技術(shù)如MRI掃描和神經(jīng)導(dǎo)航時(shí),rTMS的安慰劑效應(yīng)也可能更大。未來(lái)的研究需要更大的試驗(yàn)和對(duì)照組。這些試驗(yàn)將進(jìn)一步受益于個(gè)體化靶向方法的準(zhǔn)確性和再現(xiàn)性的驗(yàn)證。 表1 傳統(tǒng)靶向方法或基于連接的靶向方法治療抑郁癥的臨床效果7. 基于癥狀特異性腦網(wǎng)絡(luò)的靶向TMS基于SGC連接的TMS靶點(diǎn)可能不適用于所有抑郁癥癥狀(圖4A)。新出現(xiàn)的證據(jù)表明,不同癥狀可能會(huì)對(duì)不同的大腦回路刺激做出反應(yīng)。前外側(cè)DLPFC位點(diǎn)與SGC的負(fù)相關(guān)FC,可能更有效地緩解煩躁癥狀,如悲傷、興趣下降和自殺,而后外側(cè)DLPFC和內(nèi)側(cè)前額葉靶點(diǎn)似乎更有效地改善焦慮癥狀,如失眠、性欲下降和易怒(圖4B)。因此,不同的抑郁癥狀可能受益于不同的TMS靶點(diǎn)。A. 隨著經(jīng)顱磁刺激(TMS)靶點(diǎn)位點(diǎn)接近SGC功能連接(FC)最負(fù)部位,許多(但不是所有)癥狀得到改善。B. 對(duì)解剖靶向TMS方法(5和5.5厘米的方法)的治療反應(yīng)用于識(shí)別癥狀特異性的空間TMS靶點(diǎn)。8. 除左側(cè)DLPFC之外的其他TMS位點(diǎn)到目前為止,我們的綜述主要集中在左側(cè)DLPFC的高頻rTMS;然而,其他TMS位點(diǎn)和參數(shù)已被用于抑郁癥。最常見(jiàn)的替代方案是右側(cè)DLPFC的低頻TMS,在隨機(jī)試驗(yàn)中,該替代方案產(chǎn)生了與高頻左側(cè)DLPFC TMS相當(dāng)?shù)呐R床結(jié)果。傳統(tǒng)上,高頻和低頻rTMS模式的目的是增加或減少皮質(zhì)活動(dòng),并有可能使抑郁癥的代謝異常正?;?。然而,1-Hz rTMS是否會(huì)降低皮層活動(dòng)(以局部腦血流量等衡量時(shí))仍不確定并且可能取決于刺激強(qiáng)度,在較高強(qiáng)度下從抑制性轉(zhuǎn)變?yōu)榕d奮性。一個(gè)類似的現(xiàn)象被描述為連續(xù)的theta脈沖刺激,其在更高的刺激強(qiáng)度下引起興奮性效應(yīng),而不是抑制性效應(yīng),這是典型的臨床應(yīng)用。與這一觀察結(jié)果一致的是,有研究比較低頻和高頻rTMS對(duì)左側(cè)DLPFC的影響,經(jīng)常報(bào)告類似的抗抑郁療效,即高頻刺激通常效果更強(qiáng)??傊?,既往假說(shuō)認(rèn)為,rTMS使左右DLPFC之間的不平衡皮層活動(dòng)正?;?,這種假說(shuō)可能過(guò)于簡(jiǎn)單。與左側(cè)DLPFC的結(jié)果類似,基于右側(cè)DLPFC的TMS位點(diǎn)連接性的研究可能有助于闡明是否是相同的連接介導(dǎo)兩個(gè)半球的rTMS反應(yīng)。值得注意的是,高低頻rTMS并不間接引發(fā)FC的相反變化;事實(shí)上,對(duì)連接的影響明顯取決于刺激部位和頻率,在實(shí)驗(yàn)之前很難預(yù)測(cè)。其他靶點(diǎn)包括背內(nèi)側(cè)PFC(dorsomedial PFC, DMPFC)和眶額皮層(orbitofrontal cortex, OFC)。DMPFC靶點(diǎn)來(lái)源于抑郁癥病灶、刺激和連接研究的一致性證據(jù),并且發(fā)現(xiàn)對(duì)該靶點(diǎn)的TMS影響健康對(duì)照受試者的沖動(dòng)性。在抑郁癥中,病例序列顯示出與DLPFC rTMS相當(dāng)?shù)木徑饴屎碗p峰結(jié)果分布。同樣地,最近的工作基于全腦FC確定了重度抑郁癥患者的4個(gè)生物類型,在某些生物類型中,DMPFC rTMS的應(yīng)答率明顯較高。外側(cè)OFC被認(rèn)為是一種非獎(jiǎng)勵(lì)通路,補(bǔ)充了來(lái)自腹側(cè)紋狀體的經(jīng)典內(nèi)側(cè)獎(jiǎng)勵(lì)投射;抑郁癥的非獎(jiǎng)勵(lì)吸引子理論提出,在重度抑郁癥中,外側(cè)OFC-紋狀體非獎(jiǎng)勵(lì)回路可能進(jìn)入反饋回路。最近一項(xiàng)研究在抑郁癥和癲癇患者中使用植入式皮層電極,研究發(fā)現(xiàn)100-Hz的外側(cè)OFC刺激特異性地減弱了消極的思想內(nèi)容。1-Hz右側(cè)OFC的rTMS病例系列表明,在一組先前DMPFC rTMS治療失敗的患者中,有抗抑郁作用(緩解率為24%)。值得注意的是,在一項(xiàng)研究中,其中一個(gè)生物型的患者在右側(cè)OFC有一個(gè)巨大的異常連接。目前正在對(duì)OFC、DMPFC和DLPFC的生物型靶向性rTMS進(jìn)行一系列前瞻性研究。同樣重要的是,測(cè)試TMS對(duì)這些不同靶點(diǎn)的影響是否如最近工作所預(yù)測(cè)的那樣,影響不同的抑郁癥狀。9. 與該領(lǐng)域其他疾病和刺激方式的關(guān)系雖然傳統(tǒng)上認(rèn)為TMS和腦深部刺激具有不同的神經(jīng)解剖治療靶點(diǎn),但它們可能針對(duì)同一腦網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點(diǎn)。事實(shí)上,連接組學(xué)為深部腦刺激提供了重要的見(jiàn)解,就像它為TMS提供了見(jiàn)解一樣。例如,盡管SGC深部腦刺激的早期試驗(yàn)未能超過(guò)相對(duì)于假刺激(假刺激:插入電極但不激活)的抗抑郁療效,但更精細(xì)的靶向策略可以帶來(lái)療效的逐步提高,例如基于先前隊(duì)列中的治療響應(yīng)定義單一解剖位點(diǎn)(6個(gè)月時(shí)41%的應(yīng)答),以及最近基于個(gè)體化連接組學(xué)的靶向策略(6個(gè)月時(shí)73%的應(yīng)答率)。連接組學(xué)也越來(lái)越多地用于認(rèn)知應(yīng)用的rTMS靶向性研究,為其提供信息,并指導(dǎo)強(qiáng)迫癥中皮質(zhì)-紋狀體-丘腦環(huán)路的調(diào)節(jié)。因此,連接導(dǎo)向的靶向腦刺激為改善難治性精神障礙的臨床結(jié)果提供了多種機(jī)會(huì)。10. TMS研究從“刺激哪里”到“如何刺激”的跨越回答TMS“刺激哪里”的問(wèn)題可能比“如何刺激”的問(wèn)題容易。已經(jīng)有研究開(kāi)始直接比較不同形式的TMS試驗(yàn),如10-Hz與間歇theta脈沖刺激,但TMS的刺激方式幾乎有無(wú)數(shù)種。例如,臨床上很少使用20-Hz的rTMS,但與10-Hz或theta脈沖刺激相比,它可以引起更可靠的大腦活動(dòng)變化。最近的研究表明,當(dāng)刺激間隔從32秒減少到4秒時(shí),rTMS同樣有效,且標(biāo)準(zhǔn)方案可能會(huì)大大縮短時(shí)間,使20-Hz的rTMS療程在3分鐘內(nèi)完成,臨床效果相當(dāng)。根據(jù)皮層抑制或內(nèi)源性腦節(jié)律的個(gè)體模式進(jìn)行個(gè)性化刺激時(shí)間調(diào)整似乎也很有前景。類似地,在大腦振蕩活動(dòng)的特定階段,TMS可能更有效,我們最初將這種現(xiàn)象稱為相位依賴的可塑性?;诖爽F(xiàn)象,創(chuàng)新的閉環(huán)系統(tǒng)現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出來(lái),通過(guò)在大腦活動(dòng)的特定階段(使用腦電圖確定)觸發(fā)刺激脈沖,進(jìn)行個(gè)性化刺激。這種方法目前正在抑郁癥患者中進(jìn)行試驗(yàn)。最后,如果在激活情感或情緒調(diào)節(jié)通路的行為任務(wù)中進(jìn)行刺激,rTMS可能會(huì)得到改善。TMS“如何刺激”的參數(shù)比“刺激哪里”的參數(shù)更多。我們希望抑郁癥TMS靶點(diǎn)方面的進(jìn)展將有助于指導(dǎo)或補(bǔ)充正在進(jìn)行的關(guān)于TMS如何刺激的研究,然后這些進(jìn)展將共同改善抗抑郁的結(jié)果。消除刺激位點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)參與和治療反應(yīng)之間的模糊關(guān)系,以及進(jìn)一步定位個(gè)性化靶點(diǎn),依賴于基礎(chǔ)計(jì)算方法和神經(jīng)成像數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。隨著更詳細(xì)的計(jì)算模型和神經(jīng)成像預(yù)處理流程的發(fā)展,這些方法的準(zhǔn)確性正在穩(wěn)步提高。自然,受刺激面積比圖2中的單坐標(biāo)表示要大,使用電場(chǎng)(e-field)模型可以更準(zhǔn)確地描述(補(bǔ)充圖S3)。該電場(chǎng)的一個(gè)簡(jiǎn)單近似是“加權(quán)錐”模型,該模型考慮了皮層表面TMS場(chǎng)的線性衰減。更先進(jìn)的電場(chǎng)模態(tài)也被開(kāi)發(fā)出來(lái),包括TMS強(qiáng)度、波形(例如單相和雙相)、頭皮-皮質(zhì)距離、刺激器輸出、線圈設(shè)計(jì)和方向、個(gè)體解剖幾何形狀、組織電導(dǎo)率,甚至顯微神經(jīng)建模。這些模型可以部分解釋線圈方向?qū)\(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位幅值和運(yùn)動(dòng)皮層可塑性的影響,并可能有助于確定抑郁癥中激活前額葉區(qū)域的最佳TMS位點(diǎn)和參數(shù)。這些模型的局限性在于他們依賴于每個(gè)建模變量的假設(shè)、不同模型之間的差異以及驗(yàn)證的困難。圖S38字形線圈的電場(chǎng)模型
越來(lái)越多的證據(jù)表明,基于連接的TMS靶點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致臨床改善,但這些證據(jù)大多基于回顧性分析或觀察性試驗(yàn)。未來(lái)工作的中心焦點(diǎn)將是在大型對(duì)照臨床試驗(yàn)中前瞻性測(cè)試基于連接的TMS靶向性,以評(píng)估和量化其相對(duì)于傳統(tǒng)頭皮靶向方法的優(yōu)勢(shì)。控制條件也將有助于消除定期參加日常治療引起的行為激活相關(guān)的TMS特異性效應(yīng)。這一系列研究也可能為不同癥狀、患者亞型或個(gè)性化治療帶來(lái)新的靶點(diǎn)。新興的研究也描繪了一個(gè)抑郁回路,并可能有助于定義其他的或完善現(xiàn)有的刺激靶點(diǎn)。DMPFC和OFC是有前途的替代性皮層靶點(diǎn),它們可能針對(duì)不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、抑郁生物類型或癥狀群,使以前在替代刺激位點(diǎn)對(duì)TMS無(wú)反應(yīng)的個(gè)體受益。在基礎(chǔ)和臨床TMS研究中,腦成像的整合在確定刺激靶點(diǎn)方面發(fā)揮了重要作用,并繼續(xù)為抑郁癥和治療反應(yīng)的基礎(chǔ)機(jī)制提供新的見(jiàn)解。相對(duì)于抑郁癥TMS療程的費(fèi)用,MRI掃描的費(fèi)用較小,但是常規(guī)神經(jīng)成像的費(fèi)用是否適用于臨床TMS仍不確定。未來(lái)的工作需要確定不同的抑郁癥狀是否需要不同的TMS靶點(diǎn),個(gè)體化連接圖是否能提高靶向TMS的能力,以及基于連接的方法是否可以在前瞻性隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中提高TMS的療效。最后,TMS空間定位的進(jìn)展應(yīng)與TMS如何刺激的進(jìn)展相結(jié)合,共同提高臨床療效。RTMS:Repetitive transcranial magnetic stimulation,重復(fù)性經(jīng)顱磁刺激,一種腦刺激方式,在抑郁癥的治療中被證實(shí)有效。Resting state functional connectivity:靜息態(tài)功能連接,在參與者處于靜息狀態(tài)時(shí),距離較遠(yuǎn)的大腦區(qū)域產(chǎn)生的低頻、自發(fā)BOLD信號(hào)的時(shí)間同步。通常用皮爾遜相關(guān)系數(shù)來(lái)衡量。Anticorrelated functional connectivity:負(fù)相關(guān)功能連接,兩個(gè)腦區(qū)間自發(fā)的BOLD波動(dòng)的負(fù)相關(guān)。DLPFC:Dorsolateral prefrontal cortex,背外側(cè)前額葉皮層, rTMS治療最常見(jiàn)的皮層靶點(diǎn)。SGC:Subgenual cingulate cortex,膝下扣帶回皮層,在扣帶束的前下端的一個(gè)區(qū)域。這個(gè)區(qū)域通常與抑郁和抗抑郁反應(yīng)有關(guān)。Personalized treatment target (personalization):個(gè)性化治療靶點(diǎn),這個(gè)術(shù)語(yǔ)在這里指的是根據(jù)受試者特定的神經(jīng)生物學(xué)(大腦連接或代謝)選擇個(gè)性化的靶點(diǎn)。Group (fixed) treatment target:組水平(固定)治療靶點(diǎn),這個(gè)術(shù)語(yǔ)在這里指的是一個(gè)固定的解剖治療位點(diǎn)或坐標(biāo),它是預(yù)先定義的,并且是針對(duì)所有個(gè)體的。本文回顧了經(jīng)顱磁刺激在抑郁癥患者身上應(yīng)用的臨床實(shí)例,重點(diǎn)回顧了神經(jīng)成像是如何被用來(lái)識(shí)別抑郁癥的更集中的治療靶點(diǎn)的。主要的發(fā)現(xiàn)是,更有效的額葉皮質(zhì)TMS靶點(diǎn)在功能上與深層邊緣區(qū)(如膝下扣帶回皮質(zhì))相連。這提示我們功能連接分析在改善經(jīng)顱磁刺激空間靶向性方面的潛在應(yīng)用,有希望利用連通性來(lái)確定一個(gè)適用于所有患者的最佳TMS靶點(diǎn),甚至可能是每個(gè)患者的個(gè)性化靶點(diǎn)。未來(lái)仍需要雙盲、對(duì)照等大型臨床試驗(yàn),測(cè)試現(xiàn)有結(jié)果的可重復(fù)性、穩(wěn)定性,評(píng)估基于功能連接的空間靶向是否優(yōu)于傳統(tǒng)靶向方法。
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