拡散テンソルイメージングを使用して、TMSを深い脳構造に効果的に標的とする

TMSは皮質機能を探索するための強力なツールとなっており、並行して、さまざまな精神障害および神経障害の治療法の発生において有望であることが証明されています。残念ながら、TMSの直接的な影響の推論の多くは、頭皮の下の数センチの面積に限定されていると想定されていますが、明らかにより遠い領域は、構造的に接続された刺激部位の影響を受ける可能性があります。この研究では、精神障害の治療に関連する特定の深い脳標的の活性化を非侵襲的に活性化するためにTMSコイルの配置を個別化するための新しいパラダイムを開発しようとしました。10人の被験者では、構造拡散イメージングトラクトグラフィーデータを使用して、右前頭極のアクセス可能な皮質標的を識別し、右のブロドマンエリア25（BA25）への解剖学的および機能的接続性の両方を実証しました。同時TMS-FMRIインターリーブは、運動閾値の80％から140％の4つの強度レベルで右前頭極に適用された一連の単一のインターリーブTMSパルスで使用されました。10人の被験者のうち9人で、個別化された前頭極部位へのTMSは、TMS強度が増加するBA25の太字の活性化の有意な線形増加をもたらしました。投与量依存的にBA25を信頼できる活性化は、イメージングとTMSの慎重な組み合わせがネットワークプロパティを利用して深さの制限を克服し、非侵襲的脳刺激が深部脳構造に影響を与える可能性を示唆しています。

TMS has become a powerful tool to explore cortical function, and in parallel has proven promising in the development of therapies for various psychiatric and neurological disorders. Unfortunately, much of the inference of the direct effects of TMS has been assumed to be limited to the area a few centimeters beneath the scalp, though clearly more distant regions are likely to be influenced by structurally connected stimulation sites. In this study, we sought to develop a novel paradigm to individualize TMS coil placement to non-invasively achieve activation of specific deep brain targets of relevance to the treatment of psychiatric disorders. In ten subjects, structural diffusion imaging tractography data were used to identify an accessible cortical target in the right frontal pole that demonstrated both anatomic and functional connectivity to right Brodmann area 25 (BA25). Concurrent TMS-fMRI interleaving was used with a series of single, interleaved TMS pulses applied to the right frontal pole at four intensity levels ranging from 80% to 140% of motor threshold. In nine of ten subjects, TMS to the individualized frontal pole sites resulted in significant linear increase in BOLD activation of BA25 with increasing TMS intensity. The reliable activation of BA25 in a dosage-dependent manner suggests the possibility that the careful combination of imaging with TMS can make use of network properties to help overcome depth limitations and allow noninvasive brain stimulation to influence deep brain structures.