Functionele beeldvorming van transcraniële ultrageluid neuromodulatie voor diepe hersengebieden

Om geest en hersenen te begrijpen en in te grijpen in hun stoornissen, hebben
we technieken nodig om veilig in te werken op specifieke hersencircuits. Een
kritieke stap in de ontwikkeling van niet-invasieve neuromodulatie is de
mogelijkheid om na te gaan of het doelwit wordt aangesproken. Een dergelijke
verificatie blijft een bijzondere uitdaging voor diepere hersenstructuren,
ondanks hun fundamentele bijdragen aan de hersenfunctie en cognitie. Hier
stellen we voor om gebruik te maken van de hoge ruimtelijke resolutie en de
volledige dekking van functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI).
We zullen circuit-specifieke neuromodulatie in beeld brengen na Transraniele
Ulstraone Stimulatie (TUS) in drie diepe hersengebieden: de amygdala en twee
regio*s van de thalamus: de mediodorsale kernen en de pulvinar. Door de
ruimtelijke, temporele en toestandspecifieke effecten van TUS te onderzoeken
met behulp van neuroimaging, beoogt de huidige studie TUS te valideren als een
rigoureus instrument voor niet-invasieve diepe hersenmodulatie. De studie
beoogt de kloof tussen correlationele neuroimaging en causale neuromodulatie te
overbruggen, en de weg te effenen voor gerichte interventies.

Ons hoofddoel is het ophelderen van de neurofysiologische effecten van
kortdurende TUS op diepe hersencircuits bij mensen. We zullen de effecten van
TUS gericht op de amygdala versus twee regio*s van de thalamus op spontane
koppelingsprofielen in kaart brengen met behulp van fMRI in rusttoestand. Onze
secundaire doelstellingen zijn om (1) de duur van TUS effecten te beoordelen en
(2) de functionele relevantie van TUS doelbetrokkenheid tijdens taak
rekrutering van het doelgebied te onderzoeken.

De studie is een enkelblind, gerandomiseerd cross-over onderzoek met vier
bezoeken. Tijdens de eerste sessie worden structurele en baseline fMRI-scans
gemaakt. De tweede, derde en vierde sessie zijn ultrasone interventiesessies.
We zullen een factorial design gebruiken met stimulatie (amygdala TUS,
mediodorsal thalamus-TUS, pulvinar thalamus-TUS) als een within-subject factor.

Deelnemers krijgen TUS gericht op de amygdala/mediodorsal thalamus/pulvinar thalamus.

De deelnemers ontvangen geen rechtstreeks voordeel van hun deelname, hoewel zij
vaak melden dat zij het leuk vinden om deel te nemen en de kans te krijgen MRI
en TUS te ervaren. Deelnemers ontvangen een standaard financie*le vergoeding
indien van toepassing (¤15/uur; ¤165 in totaal voor alle vier sessies). Vo*o*r
deelname worden alle proefpersonen gescreend op contra-indicaties voor
niet-invasieve hersenstimulatie en MRI. Het geschatte risico voor deelname aan
MRI-metingen en op TUS gebaseerde interventies is minimaal. Het lawaai en de
relatief beperkte ruimte van de MRI-scanner kunnen voor sommige proefpersonen
ongemak veroorzaken. TUS voor menselijke neuromodulatie heeft nooit geleid tot
ernstige bijwerkingen (Blackmore, Shrivastava, Sallet, Butler, & Cleveland,
2019; Pasquinelli, Hanson, Siebner, Lee, & Thielscher, 2019; Sarica et al.,
2022). Net als bij toepassingen van beproefde biomedische echografie (ter Haar,
2010) wordt de veiligheid van studiedeelnemers gewaarborgd door naleving van
internationaal erkende praktijken en richtlijnen (bijvoorbeeld van de
Amerikaanse Food and Drug Administration (2017)). In alle gevallen zullen we
ons houden aan de aanbevelingen van de International expert group on
Transcranial Ultrasonic Stimulation Safety and Standards (ITRUSST,
https://itrusst.com). Kleine bijwerkingen van deelname aan een TUS-experiment
kunnen bestaan uit lichte voorbijgaande hoofdpijn en vermoeidheid (Legon et
al., 2020). Kortom, het risico en de belasting in verband met deelname worden
minimaal geacht, en we verwachten geen (ernstige) bijwerkingen tijdens het
project.