Reti cerebrali in TMS per PTSD combinato e depressione maggiore

Ricerca fondazionale che esamina la terapia TMS per la depressione e il trauma combinati.

Tutto ciò che facciamo, ogni pensiero che abbiamo mai avuto, è prodotto dal cervello umano. Ma esattamente come funziona rimane uno dei più grandi misteri irrisolti, e sembra che più ne sondiamo i segreti, più sorprese troviamo.

-Neil deGrasse Tyson

La stimolazione magnetica transcranica (TMS) usa ripetuti forti impulsi magnetici per modificare le attività dei neuroni. Il TMS ci dà la capacità di influenzare direttamente l’attività cerebrale in modo altamente selettivo, consentendo un grado senza precedenti di controllo sul funzionamento della nostra mente, per applicazioni cliniche e di altro tipo (es. Forense, miglioramento delle prestazioni, ecc.).

Quando applicato trasversalmente al cranio in diverse aree della corteccia cerebrale, il TMS può avere effetti diversi. L’effetto del TMS dipende da quali aree sono mirate, inclusa la profondità nel cervello, se la stimolazione viene utilizzata per aumentare o sopprimere l’attività in quella zona e come il cambiamento dell’attività in quell’area cerebrale influisce sulla funzione complessiva del cervello, e l’esperienza soggettiva dell’individuo. Poiché la terapia TMS è stata ufficialmente utilizzata negli Stati Uniti dal 2008 per il trattamento del disturbo depressivo maggiore che non risponde ad almeno un farmaco, utilizzando un protocollo piuttosto basico, l’uso futuro del TMS (e relative tecniche di neuromodulazione come la stimolazione transcranica in corrente continua, tDCS ) dipenderà dallo sviluppo di una comprensione più sofisticata di come funziona il cervello.

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Forzando i neuroni a sparare usando un campo magnetico in movimento per spingere la carica elettrica all’interno delle cellule stesse, l’attività complessiva del cervello può essere spostata da uno stato all’altro, in alcuni casi. Quindi è possibile spostare il cervello da un modello depresso a uno sano, o spostare schemi di cognizione disordinata o elaborazione delle emozioni in PTSD per ripristinare la corretta funzione, o rallentare l’attività nelle aree motorie del cervello per interferire con i circuiti iperattivi in ​​ossessivo compulsivo disturbo, o ridurre l’attività nella corteccia uditiva per sedare le allucinazioni e così via. La comprensione del cervello dal punto di vista della rete fornisce le informazioni necessarie per progettare protocolli di trattamento migliori e creare modelli e sim più precisi.

Tradizionalmente, la funzione cerebrale ha esaminato la biologia e l’elettrofisiologia dei neuroni e ha utilizzato studi anatomici con immagini di base per determinare se ci sono differenze di dimensioni in diverse parti del cervello o differenze nell’attività o patologia nei neuroni e così via. Data la penetrazione della teoria dei sistemi e della relativa modellizzazione matematica in ogni campo e la stretta relazione della neuroscienza con la matematica e la psicologia, l’applicazione della teoria della rete alla comprensione di come funziona il cervello ha iniziato a colmare il divario tra mente e cervello. I progressi nelle tecniche di neuroimaging funzionale e nella modellazione matematica consentono di avere una finestra più profonda non solo su come funziona il cervello, ma su come far funzionare il cervello nel modo in cui dovrebbe funzionare (nei casi in cui vi è una chiara funzione e disfunzione) quando il sistema è considerato patologico. Anche nelle prime fasi dello sviluppo, la tecnologia di neuromodulazione come la TMS offre ai medici il potere di provare direttamente a correggere l’attività cerebrale patologica.

Lo studio attuale è utile per raccogliere dati sulla risposta clinica e l’impatto sulla rete dell’uso di TMS per trattare pazienti con Disturbo Depressivo Maggiore e PTSD. I primi studi in qualsiasi campo tendono a guardare a situazioni semplificate e gli studi TMS hanno principalmente esaminato le persone con una condizione o un’altra, escludendo le persone con più di una condizione dagli studi. Poiché il DPTS e la depressione sono spesso co-morbosi, questo studio è più rilevante per lavorare con popolazioni cliniche reali in cui le persone hanno spesso 2 o più condizioni medico-psichiatriche concomitanti. Depressione e PTSD sono entrambi più comuni in molti gruppi, compresi quelli con avversità precoci e livelli più elevati di stress nella vita futura. Vogliamo sapere quale protocollo TMS funzionerà meglio per quali pazienti, e ciò richiede (tra le altre cose) lo studio della TMS in diversi gruppi. Mentre i trattamenti convenzionali sono utili, non funzionano affatto per una percentuale significativa di pazienti, e per altri funzionano in misura limitata o hanno effetti collaterali indesiderabili o inaccettabili. Sono necessari nuovi trattamenti per risolvere questa mancanza di efficacia.

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Reti cerebrali

Ci sono alcune cose da sapere prima di capire lo studio, che va in grande dettaglio. Prima di tutto, di cosa stiamo parlando, “reti cerebrali”? Esistono diverse reti cerebrali, ma tre di particolare interesse per PTSD e depressione sono la rete di controllo esecutivo (ECN), la rete di salienza e la rete in modalità predefinita. Tutte le reti cerebrali rappresentano l’attività tra le regioni fisiche interconnesse del cervello che sparano in una danza complicata in un flusso costante di attività. Le reti, in quanto tali, non sono aree cerebrali specifiche ma un cluster funzionale di regioni collegate come l’hardware di una rete di computer.

L’ECN dirige il cervello e regola le emozioni, la rete di salienza capta cosa notiamo internamente ed esternamente, e la rete di modalità predefinita è lo stato di riposo del cervello. Sono stati tutti trovati alterati in modi diversi sia in depressione che in PTSD, con una lunga lista di cambiamenti osservati in diverse regioni del cervello e, a volte, risultati confusi o in conflitto. L’imaging funzionale consente ai ricercatori di osservare l’attività della rete cerebrale e di costruire un’immagine delle reti cerebrali in diverse condizioni cliniche e confrontare l’imaging pre e post trattamento con reti cerebrali sane per determinare cosa è successo nel cervello a seguito dell’intervento .

Lo studio attuale

Sulla base di ricerche e teorie passate, Philip, Barredo, Wout-Frank, Tyrka, Price e Carpenter (2018) hanno usato il TMS per trattare la corteccia prefrontale dorsolaterale destra (DLPFC) a una frequenza di 5 impulsi al secondo, nel corso di una sessione (in genere 30-40 minuti) erogando un totale di 3000-4000 impulsi in treni separati di impulsi ciascuno lungo alcuni secondi. Immagina un picchio lento che attacca e spegne un paio di volte ogni due minuti. Ogni paziente ha avuto circa 36 sessioni, nel corso di diverse settimane. Il DLPFC è un sito di trattamento standard per la depressione ed è un componente importante dell’ECN, che ha dimostrato di avere un’attività anormalmente bassa sia nel DPTS che nella depressione. Se l’ECN non è abbastanza forte, ad esempio, non può spostare la rete di salienza dalla fissazione di negativi a visioni più positive e lungimiranti, causando problemi in corso. Uno scopo importante dello studio era quello di sviluppare predittori per la risposta al trattamento per guidare trattamenti futuri in quanto il PTSD combinato e la depressione maggiore sono difficili da trattare, con conseguente sofferenza cronica per troppi.

Hanno completato il completamento di 26 persone (39,3% di donne, 51 di età media) che hanno soddisfatto i criteri diagnostici per entrambe le condizioni. Erano depressi e affetti da DPTS da aggressione fisica, violenza sessuale e abuso, e soprattutto incidenti di guida. I ricercatori hanno raccolto prima e dopo l’imaging del cervello utilizzando la risonanza magnetica funzionale, nonché i dati sulla risposta clinica. Hanno esaminato le differenze tra regioni anatomiche e hanno calcolato i cambiamenti nella connettività. I risultati sono molto dettagliati ma risaltano i risultati principali.

I risultati

Un terzo dei partecipanti con PTSD e depressione ha soddisfatto i criteri per una risposta clinica significativa misurata mediante scale standard (PCL e IDS-SR, rispettivamente per PTSD e depressione). Questo è inferiore rispetto a entrambe le condizioni, ma non sorprende data la maggiore gravità della malattia e la storia di scarsa risposta ai trattamenti precedenti. Per qualcuno che non ha risposto ai trattamenti standard precedenti (solitamente farmaci psichiatrici e psicoterapia), la TMS può offrire sollievo sostanziale a una frazione significativa, senza alto rischio di gravi reazioni avverse. Un moderato miglioramento del carico cronico di malattia può tradursi in un grande aumento della qualità della vita e delle funzioni.

Utilizzando il loro approccio basato sulla rete, hanno scoperto che un’area chiave con attività anormale in molte condizioni, incluse quelle trattate in questo studio, è la corteccia cingolata anteriore sottogengivale (sgACC). Hanno scoperto che la connettività alterata dello sgACC all’interno della rete in modalità predefinita (DMN) prevedeva la risposta a TMS in questo gruppo. Lo sgACC è un nodo altamente connesso importante in molte funzioni cerebrali, coinvolto nel regolare le reazioni di paura che portano a risposte adattive o disadattive alla minaccia, sopprimendo le emozioni necessarie per funzionare correttamente in ambito personale e sociale e regolando i circuiti di ricompensa per motivare la causa, guidare un obiettivo appropriato -un comportamento diretto, o portare a un’attività eccessiva e maniacale quando è troppo attivo (Drevets et al., 2009).

La risposta al TMS è stata anche prevista da una maggiore connettività tra la corteccia prefrontale (il PFC, un’ampia area anatomica, contenente componenti della rete esecutiva) e l’amigdala, che è importante per le forti emozioni e le risposte di paura alla minaccia. L’amigdala è strettamente collegata alla regolazione dell’ippocampo, coinvolta nella memoria, nelle narrazioni e nel mettere le esperienze nel contesto appropriato per evitare il disaccordo tra le esperienze interne e la realtà esterna. Il PFC è composto da sottoregioni e diverse aree possono essere collegate all’amigdala in modo diverso. Le aree del PFC servono a funzioni diverse e la sovra-connessione con i centri della paura porterebbe a sintomi diversi a seconda delle aree.

Nella loro discussione, gli autori dello studio riportano che “i risultati attuali suggeriscono una relazione tra il grado di patologia di rete e il risultato del trattamento e una firma” più sana “della connettività di rete (caratterizzata da un DMN meno iperconnesso e da una maggiore PFC-a-amigdala connettività) risposta TMS prevista. “I pazienti con bassa connettività tra le aree chiave del PFC e dell’amigdala potrebbero non rispondere bene al TMS, poiché il percorso tra la corteccia e la regione del cervello più profonda deve essere disponibile per la stimolazione al fine di amplificare l’attività in le reti mirate. I pazienti che considerano TMS potrebbero essere ripresi prima per attività di rete. In linea di principio, quelli con anatomia intatta in linea di principio potrebbero essere convertiti a responder TMS pre-trattandoli con un altro approccio di neuromodulazione, come tDCS, o eventualmente altre terapie, tra cui cambiamenti di farmaci, neurofeedback o psicoterapia. D’altra parte, se i test pre-TMS hanno rivelato danni fisici, come lesioni anatomiche come da trauma cranico o patologia da malattie autoimmuni o neurodegenerative (per esempio), non sarebbe possibile aumentare la connettività senza affrontare il danno sottostante. È possibile immaginare di “rattoppare” diverse regioni del cervello insieme a impianti per compensare i percorsi danneggiati usando la microtecnologia.

Previsione della risposta a TMS

Per coloro che hanno risposto alla TMS in questo studio, c’erano due marcatori principali della risposta clinica. Il primo TMS diminuiva la connettività tra lo sgACC e il DMN (rete in modalità predefinita) e diminuiva la connettività tra l’ippocampo e il SN (rete di salienza). Ci sono stati anche cambiamenti di connettività sgACC con aree della corteccia prefrontale (PFC) tra cui PFC mediale e PFC dorsolaterale, entrambi importanti per le diverse funzioni legate alla depressione e al DPTS e ritenute importanti nella ricerca precedente. Anche se a volte è troppo facile adattare le osservazioni alle nostre aspettative, queste conclusioni hanno senso dato che le persone con PTSD e depressione possono fissarsi meno sui negativi (e quindi sperimentare una maggiore flessibilità cognitiva e neuroplasticità) se lo sgACC non ci sta più guidando (tramite il DMN) per rimuginare disfunzionalmente sui problemi quando siamo inattivi.

Fonte: Philip et al., 2018

Allo stesso modo, è necessario ridurre l’input di sgACC all’ippocampo e ci si aspetta che SN attenui gli aspetti di entrambi i sintomi di PTSD e depressione consentendo sia una migliore contestualizzazione delle esperienze e delle emozioni, una migliore funzione di memoria specialmente riguardo le opinioni positive e negative di se stessi e degli altri e maggiore capacità di spostare l’attenzione da pensieri angoscianti o esperienze negative passate a considerazioni più adattive e utili. Cambiamenti di questa natura in parallelo miglioramento o recupero da sintomi di depressione e PTSD, e inoltre rappresentano discutibilmente una normalizzazione di ampi schemi di attività cerebrale più coerenti con il vivere in modo più completo e il funzionamento più efficace, sentirsi meglio con se stessi e andare d’accordo con gli altri .

Direzioni future

TMS è ancora agli inizi del suo sviluppo, anche se da quando è stato approvato dalla FDA per la Grande Depressione nel 2008 negli Stati Uniti è diventato un trattamento standard mentre è in via di perfezionamento. Studi come questo che indagano la risposta e i predittori del TMS aiuteranno a guidare la pratica clinica futura e consentiranno la traduzione della ricerca neuroscientifica in protocolli di trattamento che colpiscono le reti coinvolte nella depressione, nel DPTS e in altre condizioni. Altre vie per lo sviluppo del TMS includono l’utilizzo di diversi modelli di impulsi magnetici, utilizzando diversi tipi di bobine magnetiche per raggiungere aree più profonde del cervello, combinando TMS con altri approcci per innescare risposte migliori e trattare più regioni cerebrali per un maggiore impatto a beneficio del trattamento- pazienti resistenti e quelli a loro vicini.

La TMS può diventare un’alternativa preferita per le condizioni di resistenza al trattamento severo, ma al momento è uno strumento terapeutico promettente con un’efficacia moderata paragonabile ai farmaci e alla psicoterapia. Trattare depressione e PTSD rimane difficile, e in genere comporta un piano di trattamento multiforme.

Riferimenti

Drevets WC, Savits J, Trimble M. (2008). La corteccia corticolare anteriore sottogengurale nei disturbi dell’umore. CNS Spectrums, Aug; 13 (8): 663-681.

Philip NS, Barredo J, van ‘t Wout-Frank M, Tyrka AR, Price LH e Carmpenter LL. (2018). Meccanismi di rete della risposta clinica alla stimolazione magnetica transcranica nel disturbo da stress post-traumatico e nel disturbo depressivo maggiore. Psichiatria biologica, febbraio; 83: 263-272.