DOI: https://doi.org/10.1038/s41386-025-02306-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41501538
تاريخ النشر: 2026-01-07
المؤلف: Thomas Valles وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في آثار التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة (rTMS) على الشبكات الدماغية لدى الأفراد الذين يعانون من اضطراب الاكتئاب الشديد (MDD)، مع التركيز على البروتوكولات الإيقاعية (مثل 10 هرتز) والنمطية (مثل التحفيز المتقطع بتردد ثيتا، iTBS). شارك ستة عشر مريضًا من MDD في دراسة TMS-تخطيط الدماغ الكهربائي (TMS-EEG)، حيث تم تطبيق ترددات تحفيز مختلفة على القشرة الجبهية الجانبية اليسرى (L-DLPFC). استخدمت الدراسة نماذج التأثيرات المختلطة الخطية لتحليل التغيرات في النشاط التذبذبي والاتصال الفعال، مما كشف أن كل من البروتوكول والتردد أثرا بشكل كبير على حجم وتوزيع هذه التغيرات.
أشارت النتائج إلى أن التحفيز النمطي زاد بشكل أساسي من قوة نطاق بيتا، بينما عزز التحفيز الإيقاعي كل من قوة ألفا وبيتا عند ترددات تزيد عن 7 هرتز (p < 0.05). لوحظت أنماط تنشيط مميزة في المناطق الفرعية من القشرة الحزامية، حيث عزز التحفيز الإيقاعي الاتصال بالقرب من موقع التحفيز، بينما قلل التحفيز النمطي من الاتصال إلى القشرة القذالية اليسرى. زادت كلا نوعي التحفيز من الاتصال الفعال إلى القشرة الجبهية المدارية في نطاقات استجابة ثيتا وبيتا (p < 0.05). تشير هذه النتائج إلى أن rTMS الإيقاعي والنمطي تشغل دوائر عصبية مختلفة بطريقة تعتمد على البروتوكول والتردد المحددين المستخدمين، مما يوفر أساسًا للبحث المستقبلي حول كيفية ارتباط هذه الاختلافات الميكانيكية بالنتائج السريرية في MDD.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة (rTMS) كعلاج معتمد من إدارة الغذاء والدواء لاضطراب الاكتئاب الشديد المقاوم للعلاج (MDD)، مشيرة إلى معدلات الاستجابة التي تصل إلى 65%. ومع ذلك، فإن فعالية rTMS تختلف بشكل كبير بين المرضى، حيث يعاني البعض من فوائد ضئيلة. أظهرت البروتوكولات الرئيسية لـ rTMS—التحفيز الإيقاعي (RS) والتحفيز النمطي (PS)—فعالية متكافئة في علاج الاكتئاب، ومع ذلك تشير الأدلة إلى أن المرضى الأفراد قد يستجيبون بشكل إيجابي لبروتوكول واحد على الآخر. يُعتقد أن هذه التباين ناتج عن قدرة التحفيز على إشراك شبكات دماغية محددة، والتي تتأثر بمعلمات مثل نوع البروتوكول، المنطقة المستهدفة، وتردد التحفيز.
تسلط الورقة الضوء على أن الترددات الإيقاعية المميزة يمكن أن تؤدي إلى تغييرات مختلفة في الاتصال لدى المرضى الذين يعانون من MDD، مع ارتباط التغيرات الأكبر في موقع التحفيز بتحسين نتائج العلاج. تدعم الدراسات السابقة في كل من الرئيسيات والقوارض فكرة أن الترددات المحددة يمكن أن تشغل الشبكات العصبية المستهدفة وتؤثر على أنماط التعبير الجيني. نظرًا لأن التذبذبات العصبية تلعب دورًا حاسمًا في المعالجة العاطفية والسلوكية، وأن المرضى الذين يعانون من MDD يظهرون أنماط تذبذبية غير منظمة، يهدف المؤلفون إلى التحقيق في كيفية تأثير تركيبات مختلفة من تردد التحفيز والبروتوكول على الوظيفة العصبية الفسيولوجية. تدرس هذه الدراسة بشكل فريد آثار 97 نوعًا مختلفًا من تدريبات التحفيز الإيقاعي والنمطي على قوة تذبذبات EEG والاتصال الفعال، ساعية لتوضيح التأثيرات المختلفة لهذه البروتوكولات على تنشيط الدماغ وتغيرات الاتصال.
الطرق
توضح قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المستخدمة، بما في ذلك الكواشف المحددة، المعدات، وأي عينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية التقنيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها، مثل الاختبارات الإحصائية، البروتوكولات التجريبية، وأي نماذج حسابية مستخدمة.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم طرق أخذ العينات، والضوابط المطبقة، والمعايير الخاصة بشمول أو استبعاد نقاط البيانات. يضمن هذا النهج الشامل أن تكون النتائج قوية ويمكن التحقق منها من قبل باحثين آخرين في هذا المجال. بشكل عام، فإن الوضوح والدقة في هذا القسم أمران حاسمان لفهم الإطار التجريبي وموثوقية النتائج التي تم الحصول عليها.
النتائج
تشير النتائج إلى أن كلا من بروتوكولات RS و PS للتحفيز أثرت بشكل كبير على قوة نطاق الاستجابة عبر ترددات مختلفة، مما يظهر بشكل خاص انخفاضات واسعة في قوة نطاق الاستجابة دلتا عبر جميع أنواع التحفيز. ومن الجدير بالذكر أن beta-RS أنتجت أكبر انخفاض، بمتوسط يقارب 10% في القشرة الجبهية (PFC). بالإضافة إلى ذلك، لوحظت انخفاضات في قوة نطاق الاستجابة ثيتا بعد عدة بروتوكولات، مع تغييرات نسبية تتراوح من -4.6% إلى -0.02%، على الرغم من أن theta-RS لم تسفر عن تغييرات كبيرة في هذا النطاق.
لوحظت آثار مميزة لبروتوكولات محددة؛ زادت قوة نطاق الاستجابة ألفا بشكل حصري بعد beta-RS، بينما أدى التحفيز PS إلى أكبر الزيادات في قوة نطاق الاستجابة بيتا عبر 51 قناة، مستثنيًا بعض المناطق الجبهية اليسرى والزمانية اليمنى. على النقيض من ذلك، لم يؤثر theta-RS بشكل كبير على قوة نطاق الاستجابة بيتا. تسلط هذه النتائج الضوء على الآثار الدقيقة لمختلف بروتوكولات التحفيز على نطاقات استجابة الدماغ، مما يبرز أهمية نوع التحفيز والتردد في تعديل النشاط العصبي.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في آثار التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة (rTMS) الإيقاعي (RS) والنمطي (PS) على نشاط الدماغ والاتصال في 16 مريضًا يعانون من اضطراب الاكتئاب الشديد (MDD). خضع المشاركون، الذين لم يستجيبوا لعلاجات مضادة للاكتئاب متعددة، لتحفيز rTMS يستهدف القشرة الجبهية الجانبية اليسرى (DLPFC). كشفت النتائج عن تغييرات كبيرة في تنشيط الدماغ الإقليمي والاتصال، والتي تختلف اعتمادًا على بروتوكول التحفيز والتردد. من الجدير بالذكر أن كلا من بروتوكولات RS و PS أدت إلى انخفاضات في قوة دلتا وثيتا بينما زادت من قوة بيتا، لكنها أيضًا أظهرت آثارًا إقليمية مميزة، خاصة مع تأثير PS على الاتصال بالقشرة القذالية والمناطق الفرعية من القشرة الحزامية.
استخدمت الدراسة تحليلًا شاملاً للبيانات الكهربائية الدماغية (EEG) التي تم جمعها أثناء التحفيز، مما كشف أن RS عمومًا أثار تغييرات في الاتصال أكثر انتشارًا من PS، خاصة في نطاق تردد بيتا. أشارت النتائج إلى أن ترددات التحفيز الأعلى أدت إلى تغييرات أوسع في الاتصال عبر مناطق دماغية مختلفة، بما في ذلك القشرة الجبهية المدارية والقشرة الحزامية الأمامية السفلية. من المهم أن يكون تعديل الاتصال غير موحد عبر نطاقات الاستجابة، مما يشير إلى أن تردد التحفيز والبروتوكول يلعبان أدوارًا حاسمة في إشراك شبكات عصبية محددة. تؤكد هذه النتائج على الإمكانية لتخصيص معلمات rTMS لتحسين التأثيرات العلاجية في MDD وتبرز الحاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف آثار الاستهداف المحدد للتردد والبروتوكول في الممارسة السريرية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41386-025-02306-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41501538
Publication Date: 2026-01-07
Author(s): Thomas Valles et al.
Primary Topic: Transcranial Magnetic Stimulation Studies
Overview
This research investigates the effects of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS) on brain networks in individuals with Major Depressive Disorder (MDD), focusing on rhythmic (e.g., 10 Hz) and patterned (e.g., intermittent Theta Burst Stimulation, iTBS) protocols. Sixteen MDD subjects participated in a TMS-electroencephalography (TMS-EEG) study, where various stimulation frequencies were applied to the left dorsolateral prefrontal cortex (L-DLPFC). The study utilized linear mixed-effects models to analyze changes in oscillatory activity and effective connectivity, revealing that both the protocol and frequency significantly influenced the magnitude and distribution of these changes.
The results indicated that patterned stimulation primarily increased beta band power, while rhythmic stimulation enhanced both alpha and beta power at frequencies above 7 Hz (p < 0.05). Distinct activation patterns were observed in subregions of the cingulate, with rhythmic stimulation enhancing connectivity near the stimulation site and patterned stimulation reducing connectivity to the left precuneus. Both stimulation types increased effective connectivity to the orbitofrontal cortex in the theta and beta response bands (p < 0.05). These findings suggest that rhythmic and patterned rTMS engage different neural circuits in a manner dependent on the specific protocol and frequency used, providing a foundation for future research into how these mechanistic differences may correlate with clinical outcomes in MDD.
Introduction
The introduction of the research paper discusses Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS) as an FDA-approved treatment for treatment-resistant Major Depressive Disorder (MDD), noting response rates of up to 65%. However, the efficacy of rTMS varies significantly among patients, with some experiencing minimal benefits. The two primary rTMS protocols—rhythmic stimulation (RS) and patterned stimulation (PS)—have shown equivalent effectiveness in treating depression, yet evidence suggests that individual patients may respond favorably to one protocol over the other. This variability is thought to stem from the stimulation’s ability to engage specific brain networks, which is influenced by parameters such as protocol type, target area, and stimulation frequency.
The paper highlights that distinct rhythmic frequencies can lead to different connectivity changes in patients with MDD, with greater changes at the stimulation site correlating with improved treatment outcomes. Previous studies in both primates and rodents support the notion that specific frequencies can engage targeted neural networks and affect gene expression patterns. Given that neural oscillations play a crucial role in emotional and behavioral processing, and that patients with MDD exhibit dysregulated oscillatory profiles, the authors aim to investigate how various combinations of stimulation frequency and protocol impact neurophysiological function. This study uniquely examines the effects of 97 different rhythmic and patterned stimulation trains on EEG oscillatory power and effective connectivity, seeking to elucidate the differential impacts of these protocols on brain activation and connectivity alterations.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the materials used, including specific reagents, equipment, and any biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the techniques applied for data collection and analysis, such as statistical tests, experimental protocols, and any computational models utilized.
Additionally, the section may describe the sampling methods, controls implemented, and the criteria for inclusion or exclusion of data points. This comprehensive approach ensures that the findings are robust and can be validated by other researchers in the field. Overall, the clarity and precision in this section are crucial for understanding the experimental framework and the reliability of the results obtained.
Results
The results indicate that both RS and PS stimulation protocols significantly affected response band power across various frequencies, particularly demonstrating widespread decreases in delta response band power across all stimulation types. Notably, beta-RS produced the most substantial reduction, averaging nearly 10% in the prefrontal cortex (PFC). Additionally, decreases in theta response band power were observed following multiple protocols, with percent changes ranging from -4.6% to -0.02%, although theta-RS did not result in significant changes in this band.
Distinct effects were noted for specific protocols; alpha response band power increased exclusively following beta-RS, while PS stimulation led to the most extensive increases in beta response band power across 51 channels, excluding certain left frontocentral and right temporal regions. Conversely, theta-RS did not significantly influence beta response band power. These findings highlight the nuanced effects of different stimulation protocols on brain response bands, emphasizing the importance of stimulation type and frequency in modulating neural activity.
Discussion
In this study, the effects of rhythmic (RS) and patterned (PS) repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) on brain activity and connectivity were investigated in 16 patients with major depressive disorder (MDD). The participants, who had not responded to multiple antidepressant treatments, underwent rTMS targeting the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). The findings revealed significant changes in regional brain activation and connectivity, which varied depending on the stimulation protocol and frequency. Notably, both RS and PS protocols induced decreases in delta and theta power while increasing beta power, but they also exhibited distinct regional effects, particularly with PS affecting connectivity to the precuneus and subregions of the cingulate cortex.
The study employed a comprehensive analysis of electroencephalographic (EEG) data collected during stimulation, revealing that RS generally elicited more widespread connectivity changes than PS, especially in the beta frequency band. The results indicated that higher stimulation frequencies led to broader connectivity alterations across various brain regions, including the orbitofrontal cortex and subgenual anterior cingulate. Importantly, the modulation of connectivity was not uniform across response bands, suggesting that stimulation frequency and protocol play critical roles in engaging specific neural networks. These findings underscore the potential for tailoring rTMS parameters to optimize therapeutic effects in MDD and highlight the need for further research to explore the implications of frequency and protocol-specific targeting in clinical practice.