《Journal of Affective Disorders》：The relationship between individual alpha-band activity and cognitive outcomes from repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS) treatment for Major Depressive Disorder (MDD)
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抑郁症患者的重复经颅磁刺激（rTMS）治疗改善认知控制，基线脑电α波功率及治疗后个体α频率（IAF）升高与Stroop任务准确率相关。
汉纳迪·A·奥格利（Hanadi A. Oughli）|朱莉安娜·科利尔（Juliana Corlier）|托马斯·E·瓦莱斯（Thomas E. Valles）|赫瓦·阿廷（Hewa Artin）|玛格丽特·G·迪斯特勒（Margaret G. Distler）|埃文·H·爱因斯坦（Evan H. Einstein）|纳撒尼尔·D·金德（Nathaniel D. Ginder）|霍普·霍金斯（Hope Hawkins）|拉尔夫·J·科克（Ralph J. Koek）|大卫·E·克兰茨（David E. Krantz）|迈克尔·K·勒赫特（Michael K. Leuchter）|科尔·马修斯（Cole Matthews）|多安·吴（Doan Ngo）|赫拉格·佩尔特基安（Hrag Peltekian）|亚伦·斯兰（Aaron Slan）|托马斯·斯特劳斯（Thomas Strouse）|雷扎·塔达约内贾德（Reza Tadayonnejad）|斯科特·A·威尔克（Scott A. Wilke）|亚历山大·S·杨（Alexander S. Young）|安德鲁·F·勒赫特（Andrew F. Leuchter）
美国加利福尼亚州洛杉矶加州大学洛杉矶分校塞梅尔神经科学与人类行为研究所（UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior）的TMS临床与研究服务部，神经调节部门（TMS Clinical and Research Service, Neuromodulation Division）
摘要
目的
重复经颅磁刺激（rTMS）是治疗重度抑郁症（MDD）的有效方法，能够改善认知控制缺陷。我们研究了rTMS治疗前后的脑电图（EEG）在认知和情绪方面的测量结果，旨在确定rTMS治疗对认知控制影响的潜在EEG相关因素。
方法
49名MDD患者接受了30次针对左侧背外侧前额叶皮层（DLPFC）的rTMS治疗。在49名患者中的31名患者的治疗前和治疗后进行了斯特鲁普颜色词干扰任务（Stroop Color Word Interference Task）测试，并在其中的25名患者的治疗后记录了EEG数据，分析了δ、θ、α和β波段的功率以及个体α频率（IAF）。通过斯特鲁普任务和抑郁症状自评量表（IDS-SR）分别评估了认知控制和抑郁症状严重程度的变化，时间跨度从治疗前到第30次rTMS治疗结束。
结果
治疗后，患者的抑郁症状有所减轻（p < 10^-10），认知控制能力也有所提高（p < 0.05），但情绪改善与认知能力提高之间没有关联。治疗前，α波段的相对功率较高与斯特鲁普任务的表现更好显著相关（padj = 0.006），而治疗后IAF的增加也与任务表现的改善相关（padj = 0.01）。
结论
这些发现表明，rTMS治疗对MDD患者的认知控制改善与α波段活动的变化显著相关。治疗前的α波活动水平可能有助于识别最有可能从rTMS中获益的患者，而调节α波段活动可能与认知控制的增强有关。
引言
重度抑郁症（MDD）常伴有认知障碍，导致功能障碍和不良的生活质量（Trivedi和Greer，2014）。认知控制能力的缺陷与对抗抑郁治疗的反应较差有关，并且可以预测治疗抵抗性（Hack等人，2023；Lam等人，2014；Shilyansky等人，2016）。
对MDD患者左侧背外侧前额叶皮层（LDLPFC）进行重复经颅磁刺激（rTMS）已被证明可以缓解抑郁症状（De Risio等人，2020；Xiao等人，2024），并增强认知控制过程，包括认知抑制和灵活性（Corlier等人，2020）。尽管rTMS改善认知控制的机制尚未完全明了，但有越来越多的证据表明，rTMS可能对刺激目标以外的神经网络产生广泛影响（Corlier等人，2020；Leuchter等人，2021）。
rTMS的一个神经生理效应是使皮层振荡与刺激频率同步，这种同步可能迅速传播到大脑的其他区域，从而引起认知和行为的可测量变化（Hunter等人，2018；Kobayashi等人，2017；Leuchter等人，2015）。α振荡（7–13 Hz）被认为是参与抑制控制和时间调节的皮层过程的指标（Leuchter等人，2015）。假设α振荡的同步可以重置丘脑-皮层振荡器，使调节恢复正常，从而在MDD中重新出现内在的脑节律并恢复正常脑功能（Leuchter等人，2013；Leuchter等人，2015）。
个体α频率（IAF）是指α波段中振荡功率最大的频率，健康成人的平均值为约10 Hz，它还与个体的认知表现和能力差异相关（Corlier等人，2019；Haegens等人，2014）。IAF在健康成人中具有高度遗传性和稳定性，但存在个体间和个体内的变异性（Grandy等人，2013；Smit等人，2006）。IAF已被广泛研究作为EEG生物标志物，与工作记忆、注意力和一般智力呈正相关，研究表明较快的频率与更好的认知表现相关（Dickinson等人，2018；Klimesch，1997；Li等人，2023a）。因此，通过各种技术（如rTMS、生物反馈）将IAF上调到更高频率可能有助于增强认知能力（Li等人，2023a）。此外，多项研究表明IAF可用于个性化rTMS刺激频率并影响认知表现（Leuchter等人，2013；Roelofs等人，2021）。Klimesch等人的研究报道，IAF + 1 Hz的rTMS治疗在改善认知任务方面比更快（20 Hz）或更慢（1 Hz）的刺激更有效（Klimesch等人，2003；Klimesch等人，2007）。同时，Luber等人发现rTMS治疗的频率（IAF + 1 Hz）和部位都与视觉搜索等认知任务的改善显著相关（Luber等人，2024）。
我们研究了MDD患者在接受rTMS治疗前后的EEG测量结果与其在斯特鲁普任务（认知控制的指标）和抑郁治疗结果之间的关联。我们假设EEG功率和IAF指标可能与抑郁成年人的认知控制改善相关，并可能是预后的候选生物标志物。
研究片段
参与者
参与者为49名主要诊断为MDD的成年人（Hasin等人，2018），通过迷你国际诊断访谈（Mini International Diagnostic Interview，MINI）（Sheehan等人，1998）确认诊断结果，他们被转诊到UCLA的TMS临床与研究服务部接受治疗。所有参与者在三次或更多次适当的抗抑郁治疗后仍未达到抑郁症状的缓解，并且至少同时接受一种抗抑郁药或其他精神药物与rTMS治疗。
结果
共有49名参与者参与了这项研究，其中31名完成了30次rTMS治疗和第二次斯特鲁普任务。在这31名患者中，有25名在rTMS治疗前和治疗后测量了IAF（图1）。参与者在抑郁症状（p < 10^-10）、斯特鲁普任务中不一致条件的准确性（p = 0.023）以及不一致条件下的反应时间（p = 0.023）方面都有显著改善（表1）。这些改善之间没有显著差异。
讨论
这些结果表明，虽然这些MDD患者的认知控制和抑郁情绪都得到了改善，但认知控制的改善并非由于抑郁症状的改善。治疗前后静息状态EEG的检查揭示了几个潜在的认知控制改善生物标志物。治疗前α波段的相对功率较高与斯特鲁普任务的表现更好相关，反之，θ波段的功率较高则与...
结论
MDD患者的认知缺陷仍然是治疗中的一个重要挑战。我们的研究提供了重要的临床见解，表明rTMS治疗后认知控制的改善可能与α振荡的调节和IAF有关。包括在较高α频率（如IAF + 1 Hz）下进行刺激的个性化治疗方法可能有助于优化MDD患者的认知改善。进一步的研究对于验证这些发现并对其进行完善至关重要。
作者贡献声明
汉纳迪·A·奥格利（Hanadi A. Oughli）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，概念构思。朱莉安娜·科利尔（Juliana Corlier）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿。托马斯·E·瓦莱斯（Thomas E. Valles）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，正式分析。赫瓦·阿廷（Hewa Artin）：撰写 – 审稿与编辑。玛格丽特·G·迪斯特勒（Margaret G. Distler）：撰写 – 审稿与编辑。埃文·H·爱因斯坦（Evan H. Einstein）：撰写 – 审稿与编辑。纳撒尼尔·D·金德（Nathaniel D. Ginder）：撰写 – 审稿与编辑，概念构思。霍普·霍金斯（Hope Hawkins）：数据管理。拉尔夫·J·科克（Ralph J. Koek）：
关于写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备这项工作时，作者使用了ChatGPT来提高语言表达和可读性。使用该工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对出版物的内容负全责。
资金支持
本研究得到了Ryan Family Fund for Innovation对TMS研究的支持，以及UCLA神经调节部门的无限制资金支持。此外，该研究还得到了R01MH135293（Leuchter博士）和NIMH K01 MH123887（Corlier博士）的资助。
利益冲突声明
Leuchter博士透露，在过去36个月内，他接受了国家心理健康研究所（National Institute of Mental Health）、Mag Venture、BrainsWay、Abbott和Neuroptics, Inc.的研究支持。他曾担任iFovea和Options MD的顾问，并曾任Brain Biomarker Analystics LLC（BBA）的首席科学官，并在BBA持有股权。作者声明他们没有已知的可能会影响研究的竞争性财务利益或个人关系。
