PreNeSt
Untersuchung von Hirnnetzwerken durch nicht-invasive transkranielle Magnetstimulation
Vorhaben und Ziele
Unter dem Begriff der affektiven Störung wird eine Gruppe von psychischen Störungen zusammengefasst, bei denen es über einen längeren Zeitraum hinweg zu Abweichungen in Stimmung und Antrieb gegenüber einem Normalbereich kommt. Die Stimmung kann dabei gedrückt sein (Depression) oder aber gehoben (Manie). Die transkraniale Magnetstimulation (TMS) ist ein neuartiges Verfahren, das besonders Patienten helfen kann, bei denen die herkömmlichen Medikamente und Therapien nicht wirksam sind. Doch obwohl die TMS bereits als vielversprechende Behandlungsmethode eingesetzt wird, ist ihre Wirkung auf jene Hirnnetzwerke, die bei einer Depression oder einer Manie gestört sind, bisher wenig erforscht. Ziel dieser e:Med-Nachwuchsgruppe zum Projekt Pre-mapping Networks for Brain Stimulation (PreNeSt) ist es, die bei einer TMS-Behandlung verursachten Veränderungen in diesen Hirnnetzwerken systematisch zu untersuchen und so zu einem besseren Verständnis der Wirkmechanismen zu gelangen.
Arbeitsplanung
Mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) werden zunächst in einer ersten Phase bei gesunden Menschen die relevante Hirnnetzwerke identifiziert und analysiert. Da sich die Lage dieser Netzwerke im Gehirn von Mensch zu Mensch individuell unterscheidet, wird durch die erhobenen Bilddaten eine Möglichkeit geschaffen, eine TMS-Anwendung gezielt auf diese individuell ermittelten Gehirnbereiche auszurichten, um eine optimale Stimulation zu gewährleisten. Im Anschluss an die TMS-Stimulation der identifizierten Netzwerkbereiche, erfolgt eine erneute Untersuchung mittels fMRT. Durch den Vergleich der fMRT-Aufnahme vor und nach der Stimulation können sowohl innerhalb der stimulierten Netzwerke als auch netzwerkübergreifend Veränderungen festgestellt werden. Die auf die beschriebene Weise gewonnen Erkenntnisse sollen in einer zweiten Phase des Projektes genutzt werden, um die Effekte der individualisierten, netzwerkbasierten TMS-Stimulation auf pathologisch veränderte Netzwerke zu untersuchen und zu optimieren. Hierfür wird das eben beschriebene Vorgehen auch bei Patienten mit einer affektiven Störung angewendet.
Keywords: affektiv, psychisch, Depression, Manie, TMS, Therapie, Netzwerke, fMRT, Veränderungen, Psychiatrie, Störungen, Gehirn, depressiv, manisch, Stimulation, Bild
Publikationen
Belov, V., V. Kozyrev, A. Singh, M. D. Sacchet, and R. Goya-Maldonado (2023). "Subject-specific whole-brain parcellations of nodes and boundaries are modulated differently under 10 Hz rTMS." Sci. Rep. 13(12615): 1–13. doi.org/10.1038/s41598-023-38946-5.
Blum, D., T. Hepp, V. Belov, R. Goya-Maldonado, C. la Fougère, and M. Reimold (2023). "Estimating uncertainty in read-out patterns: Application to controls-based denoising and voxel-based morphometry patterns in neurodegenerative and neuropsychiatric diseases." Hum Brain Mapp n/a(n/a). doi.org/10.1002/hbm.26246.
Brodmann, K., O. Gruber, and R. Goya-Maldonado (2017). "Intranasal Oxytocin Selectively Modulates Large-Scale Brain Networks in Humans." Brain Connectivity 7(7): 454-463. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28762756.
Marten, L. E., A. Singh, A. M. Muellen, S. M. Noack, V. Kozyrev, R. Schweizer, and R. Goya-Maldonado (2023). "Motor performance and functional connectivity between the posterior cingulate cortex and supplementary motor cortex in bipolar and unipolar depression." Eur. Arch. Psychiatry Clin. Neurosci.: 1–17. doi.org/10.1007/s00406-023-01671-1.
Neuteboom, D., J. B. Zantvoord, R. Goya-Maldonado, J. Wilkening, A. Dols, E. van Exel, A. Lok, L. de Haan, and K. W. F. Scheepstra (2023). "Accelerated intermittent theta burst stimulation in major depressive disorder: A systematic review." Psychiatry Res. 327: 115429. doi.org/10.1016/j.psychres.2023.115429.
Singh, A., T. Erwin-Grabner, R. Goya-Maldonado, and A. Antal (2019). "Transcranial Magnetic and Direct Current Stimulation in the Treatment of Depression: Basic Mechanisms and Challenges of Two Commonly Used Brain Stimulation Methods in Interventional Psychiatry." Neuropsychobiology: 1-11. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31487716.
Singh, A., T. Erwin-Grabner, G. Sutcliffe, A. Antal, W. Paulus, and R. Goya-Maldonado (2019). "Personalized repetitive transcranial magnetic stimulation temporarily alters default mode network in healthy subjects." Sci Rep 9(1): 5631. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30948765.
Singh, A., T. Erwin-Grabner, G. Sutcliffe, W. Paulus, P. Dechent, A. Antal, and R. Goya-Maldonado (2020). "Default mode network alterations after intermittent theta burst stimulation in healthy subjects." J Transl Psychiatry 10(1): 1--10. www.nature.com/articles/s41398-020-0754-5.
Tura, A., and R. Goya-Maldonado (2023). "Brain connectivity in major depressive disorder: a precision component of treatment modalities?" Transl. Psychiatry 13(196): 1–17. doi.org/10.1038/s41398-023-02499-y.
Whittle, S., D. Rakesh, L. Schmaal, D. J. Veltman, P. M. Thompson, A. Singh, A. S. Gonul, A. Aleman, A. Uyar Demir, A. Krug, B. Mwangi, B. Krämer, B. T. Baune, D. J. Stein, D. Grotegerd, E. Pomarol-Clotet, E. Rodríguez-Cano, E. Melloni, F. Benedetti, F. Stein, H. J. Grabe, H. Völzke, I. H. Gotlib, I. Nenadić, J. C. Soares, J. Repple, K. Sim, K. Brosch, K. Wittfeld, K. Berger, M. Hermesdorf, M. J. Portella, M. D. Sacchet, M. J. Wu, N. Opel, N. A. Groenewold, O. Gruber, P. Fuentes-Claramonte, R. Salvador, R. Goya-Maldonado, S. Sarró, S. Poletti, S. L. Meinert, T. Kircher, U. Dannlowski, and E. Pozzi (2022). "The role of educational attainment and brain morphology in major depressive disorder: Findings from the ENIGMA major depressive disorder consortium." J Psychopathol Clin Sci. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35653754/.