DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2025.1517228
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39944889
تاريخ النشر: 2025-01-29
المؤلف: Pantelis Lioumis وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة
نظرة عامة
يتناول القسم مبادئ تعديل الأعصاب، مع التركيز على قدرته على إحداث تغييرات بلاستيكية في الدوائر الدماغية من خلال تحفيز الدماغ. يبرز الطبيعة الشخصية لتعديل الأعصاب بسبب التباين في الخصائص الهيكلية والوظيفية للدماغ بين الأفراد. يؤكد النص على التحديات في تحديد الدوائر الدماغية المحددة بدقة، خاصة بالنظر إلى الاختلافات في الهيمنة الدماغية والوظائف بين نصفي الكرة المخية لدى نفس الشخص.
ترتبط فعالية علاجات تعديل الأعصاب في الطب النفسي العصبي ارتباطًا وثيقًا بالدقة التشريحية للمناطق المستهدفة في الدماغ والدوائر المحددة التي تتأثر بالتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS). لفهم استجابة الدماغ لهذا النوع من التحفيز بشكل كامل، من الضروري تحديد استجاباته العصبية الفسيولوجية. يمكن تحقيق ذلك من خلال تقنيات TMS-EEG، التي تعززها طرق التصوير العصبي المتعددة الأبعاد في الوقت الحقيقي، بما في ذلك تقسيم التشريح القائم على التصوير بالرنين المغناطيسي وتحليل المسارات القائم على التصوير بالرنين المغناطيسي الانتشاري.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على قيد كبير في تطبيق التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) لعلاج اضطراب القمار (GD): الاعتماد على إجراء استهداف عالمي يعتمد على إحداثيات MNI القياسية. تؤدي هذه المنهجية “هدف واحد للجميع” إلى تحديد غير دقيق لشدة المجال الكهربائي الناتج عن TMS وعدم اليقين في تفاعل المواقع القشرية خارج القشرة الحركية الأولية (M1). يؤكد المؤلفون على أهمية التحديد الدقيق للمواقع القشرية، وهو مفهوم متجذر في علم التشريح العصبي التاريخي ومدعوم من قبل التقدمات الحديثة في التصوير العصبي.
يؤكد النص على أن المناطق القشرية المجاورة قد يتم تحفيزها عن غير قصد بسبب الاختلافات في التركيب الخلوي والترابط الهيكلي، والتي تختلف بشكل كبير بين الأفراد. يشكل هذا التباين تحديات لتعديل الأعصاب الفعال، حيث يجب أن يأخذ الانخراط المستهدف في الاعتبار ليس فقط المنطقة المحفزة ولكن أيضًا الدائرة الدماغية المرتبطة بها والتوقيعات العصبية الفسيولوجية. يجادل المؤلفون بأن تقنيات التصوير العصبي الحالية، على الرغم من قدرتها على تحديد المعالم الشكلية، تعاني من نقص دون توجيه شخصي قائم على التصوير بالرنين المغناطيسي، مما يؤدي إلى عدم اتساق تحديد الأهداف والانخراط في البيئات السريرية.
نقاش
يسلط النقاش الضوء على التعقيدات والتقدمات في استهداف مناطق قشرية محددة لتدخلات التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS). يؤكد على الحاجة إلى تحديد دقيق للدوائر القشرية، والتي تم عرقلتها بسبب القيود في تقنيات التصوير العصبي الحالية. بينما أوضحت الدراسات التشريحية في الرئيسيات غير البشرية توقيعات هيكلية محددة للحقول القشرية، لا يزال من الصعب تحقيق وضوح مماثل في البشر، خاصة فيما يتعلق بالأصول الدقيقة ونهايات مسارات الألياف. يُقترح دمج تقنيات متقدمة مثل TMS الموجه مع التصوير بالرنين المغناطيسي الانتشاري في الوقت الحقيقي والتخطيط الكهربائي للدماغ عالي الكثافة (EEG) لتعزيز دقة وموثوقية الانخراط المستهدف، خاصة في التطبيقات السريرية مثل تثبيط الإدراك والعلاج للاكتئاب الشديد (MDD).
يميز القسم أيضًا بين الشبكات الهيكلية للمناطق القشرية المجاورة، تحديدًا المنطقة الحركية المساعدة السابقة (pre-SMA) والمنطقة الحركية المساعدة (SMA)، التي لها أنماط ترابط مختلفة وتأثيرات وظيفية. تتناقض اتصالات الـ pre-SMA مع المناطق المعنية في العمليات الإدراكية مع الدوائر المرتبطة بالحركة في الـ SMA. يعد هذا التمييز أمرًا حيويًا لتحسين علاجات TMS، حيث يسمح بتدخلات مصممة وفقًا للملفات التشريحية والكهربائية الفسيولوجية الفريدة للمناطق المستهدفة. يدعو المؤلفون إلى التحول من إجراءات الاستهداف القياسية إلى أساليب أكثر تخصيصًا تستفيد من بيانات التصوير العصبي المتعددة الأبعاد، مما يعزز دقة تحديد الأهداف القشرية ويحسن النتائج العلاجية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2025.1517228
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39944889
Publication Date: 2025-01-29
Author(s): Pantelis Lioumis et al.
Primary Topic: Transcranial Magnetic Stimulation Studies
Overview
The section discusses the principles of neuromodulation, emphasizing its capacity to induce plastic changes in cerebral circuitry through brain stimulation. It highlights the personalized nature of neuromodulation due to the variability in structural and functional brain characteristics among individuals. The text underscores the challenges in accurately characterizing specific brain circuitries, particularly given the differences in cerebral dominance and interhemispheric functions within the same person.
The efficacy of neuromodulation treatments in neuropsychiatry is closely linked to the anatomical precision of targeted brain areas and the specific circuitry influenced by transcranial magnetic stimulation (TMS). To fully comprehend the brain’s response to such stimulation, it is essential to characterize its neurophysiological responses. This can be achieved through TMS-EEG techniques, which are enhanced by real-time multimodal neuroimaging methods, including MRI-based anatomical segmentation and diffusion MRI-based tractographic analysis.
Introduction
The introduction highlights a significant limitation in the application of transcranial magnetic stimulation (TMS) for treating gambling disorder (GD): the reliance on a universal targeting procedure based on standardized MNI coordinates. This “one target for all” methodology leads to poorly defined TMS-induced electric field (E-field) intensity and uncertain engagement of cortical sites beyond the primary motor cortex (M1). The authors emphasize the importance of precise cortical localization, a concept rooted in historical neuroanatomy and supported by contemporary neuroimaging advancements.
The text underscores that adjacent cortical areas may be inadvertently stimulated due to differences in cytoarchitecture and structural connectivity, which vary significantly among individuals. This variability poses challenges for effective neuromodulation, as target engagement should consider not only the stimulated area but also its associated brain circuitry and neurophysiological signatures. The authors argue that current neuroimaging techniques, while capable of identifying morphological landmarks, fall short without personalized MRI-guided navigation, leading to inconsistent target localization and engagement in clinical settings.
Discussion
The discussion highlights the complexities and advancements in targeting specific cortical areas for transcranial magnetic stimulation (TMS) interventions. It emphasizes the need for precise characterization of cortical circuitry, which has been hindered by limitations in current neuroimaging technologies. While anatomical studies in non-human primates have elucidated specific structural signatures of cortical fields, similar clarity in humans remains elusive, particularly regarding the precise origins and terminations of fiber tracts. The integration of advanced techniques such as navigated TMS with real-time diffusion MRI tractography and high-density electroencephalography (EEG) is proposed to enhance the specificity and reliability of target engagement, particularly in clinical applications like cognitive inhibition and treatment for major depressive disorder (MDD).
The section further distinguishes between the structural connectomes of adjacent cortical areas, specifically the pre-supplementary motor area (pre-SMA) and the supplementary motor area (SMA), which have different connectivity patterns and functional implications. The pre-SMA’s connections with regions involved in cognitive processes contrast with the SMA’s motor-related circuitry. This differentiation is crucial for optimizing TMS therapies, as it allows for tailored interventions based on the unique anatomical and electrophysiological profiles of targeted areas. The authors advocate for a shift from standard targeting procedures to more personalized approaches that leverage multimodal neuroimaging data, thereby enhancing the accuracy of cortical target identification and improving therapeutic outcomes.