重复经颅磁刺激、认知、和多发性硬化症:概述

文摘

多发性硬化(MS)影响认知在大多数病人。疾病的一个主要方面是脑容量损失(BVL),出现在所有阶段和类型(疾病的复发和进步),与电动机和认知障碍。由于缺乏有效的药物治疗认知,认知康复和其他非药物干预措施,诸如重复经颅磁刺激(rTMS)最近出现了和在功能连通性研究其潜在的作用。与最近发达先进的神经影像学和神经生理学技术,相关变化改变大脑的功能连接能被探测到。在这篇概述中,我们关注的是大脑的功能重组,女士rTMS人类利用的理论和实践方面,及其潜在的女士治疗认知障碍患者的治疗作用。

1。多发性硬化(MS)是什么?

多发性硬化(MS)是一种自身免疫性,慢性中枢神经系统疾病的病因不明,呈现作为一个持续的脱髓鞘,炎症,和退化过程,影响灰色和白色的脑和脊髓,造成多年来积累的禁用电机和认知障碍。生活质量;个人、社会和职业地位;和预期寿命都明显受到疾病(1- - - - - -3]。

最令人费解的特点之一是亚临床阶段诊断之前,这可能会持续多年,微妙地影响神经系统功能的认知方面。的确,有证据表明认知能力的恶化可能会检测到年(甚至几十年)之前正式的诊断(4,5]。不幸的是,目前没有有效的生物标记物的初步追踪神经免疫现象潜在的亚临床活动性疾病阶段(6]。

此外,患者最初诊断为放射检查孤立或临床孤立综合征(RIS或独联体)年后发展为明确的形式只有女士最近在初始阶段有针对性的与疾病修饰药物,导致整体大量全球在他治疗的患者在发病的起始来得很晚。这令人失望的事实,导致残疾的积累可能在大多数病人女士多年来(尤其是在疾病的第一或第二十年),可能与持续、增加中枢神经系统病变负载和组织损伤,幸运的是这一领域的专家,不得不成为预警的概念“时间是大脑”,“有效的早期干预有限期间在女士的过程中是至关重要的维持神经系统功能和防止后续残疾”(7]。

2。认知的女士

女士并不承认普遍的认知方面直到最后的二十年里,尽管夏科描述了它的临床情况几乎150年前(8]。现在我们知道所有女士的40 - 70%患者有认知障碍,影响他们的生活2,9]。即使在所谓的“良性”形式的疾病,诊断后15年的edd剩余分数相当低(3),一半的患者的认知障碍可以诊断(10]。PubMed数据库访问2017年5月15日,用关键字“认知在多发性硬化症”显示2256件,其中1698人(75.26%)在2006年出版。

疾病的另一个主要方面是脑容量损失(BVL),这是目前在所有阶段和类型(复发和进步)的疾病,它与运动和认知障碍(11- - - - - -13]。BVL普遍在白色和灰色物质组织和大脑皮层和皮层下结构。在其他网站中,丘脑损伤是各种形式的认知缺陷直接相关的疾病,即使在临床孤立综合征(CIS) (14,15]。此外,虽然白质萎缩是三倍相比,在健康对照组和三倍过程中仍然疾病,灰质萎缩最初三倍CIS患者与健康对照组但spm患者增加到14倍16,17]。

认知能力的恶化,通常微妙至少在第一年的课程,几乎是不可能被常规诊断神经系统测试;因此,需要特殊的神经心理学评估(18]。这可能不是最初临床明显恶化,可能被神经可塑性,即大脑重组其网络的能力为了继续运作,尽管组织损伤。使用最先进的功能和静态神经成像磁共振成像技术,如fMRI和扩散张量成像(DTI),我们可以研究大脑的努力克服持续的结构性破坏,保持足够的功能和许多新的重要的见解越来越明显,我们将在下面几节中讨论它们。

我们不知道很多关于疾病修饰药物的行动能力直接对病人的认知能力,也就是我们所知道的是,他们没有重大影响19]我们怀疑(希望),他们这样做间接通过保护脑组织损伤的积累和延缓脑容量损失。看来,即使在小比例的患者实现所需的NEDA状态(没有疾病活动的证据)随着时间的推移,没有任何认知恶化20.]。认知康复的作用在不同的中枢神经系统疾病和女士最近出现(21]。此外,其他非药物干预措施也正在讨论有一个潜在的有益作用,改善身体和认知方面的疾病22]。在这些干预措施中,重复经颅磁刺激(rTMS)似乎科学证据和理论支持,也从疾病实验模型和试验的患者,可以在女士的管理发挥重要作用。

3所示。经颅磁刺激和rTMS

经颅磁刺激(TMS)是neurostimulatory neuromodulatory技术,基于电磁感应原理的电场在大脑23]。这种方法有行为的后果和治疗潜力。巴克等人在1985年描述的方法直接使用脉冲磁场刺激人类的运动皮层(24]。在过去2 - 3年,经颅磁刺激已经成为选择非侵入性的方法刺激大脑的有意识的人类受试者研究不同皮质的兴奋性和映射神经元的连接通路(25,26]。应用重复经颅磁刺激脉冲时,可以调节大脑皮层的兴奋性,减少或增加,根据参数的刺激。经颅磁刺激已立即对人类大脑皮层以及后遗症。rTMS具有本地和远程的影响神经功能,可以兴奋或抑制性(27]。的方向、大小和时间调节rTMS效果取决于刺激网站,频率、强度和持续时间,rTMS培训。例如,后遗症持续时间更长当rTMS刺激应用的数量增加(28]。低频(1 Hz) rTMS了初级运动皮层减少皮质脊髓兴奋性(29日),但高频rTMS增加皮质脊髓兴奋性(帕斯卡- et al ., 1994, (30.])。它也表明,重复rTMS能够唤起长期累积塑料皮质的变化函数不仅刺激皮层还在远程功能相互联系的区域比刺激期(31日]。rTMS方式作用于分子和神经水平尚不清楚。显而易见,rTMS可以改变结构,功能,和分子特性的神经元,这可能取决于同时动作电位的传导。rTMS-mediated变化干扰的能力的神经元表达不同形式的可塑性在刺激期间(30.,32]。越来越多的证据也表明rTMS-induced修改的脑血流量,葡萄糖代谢,神经兴奋性刺激地区以及在相互关联的大脑区域33]。后遗症rTMS可能代表的突触效能的变化被称为长期势差(LTP)和长期抑郁(有限公司)。之间的平衡“LTP / LTD-like”现象,这是许多过程发生在大脑中,也就是说,学习和记忆,由rTMS改变。艾瑟等人利用一种新方法基于组合rTMS /高密度脑电图(hd-EEG)提供直接的证据LTP双边在运动前区皮层rTMS[引起的人类34]。

经颅磁刺激可能有额外的影响,如内分泌后遗症,histotoxicity,影响神经递质,免疫系统,和自主功能没有完全理解(23]。治疗的潜在影响,rTMS已经探索,和“使用经颅磁刺激急剧增长在过去的十年中,经颅磁刺激已经开发出来的新协议,实现了设备的变化,经颅磁刺激正在日益结合其他脑成像和神经生理技术包括功能磁共振成像和脑电图,和越来越多的科目和患者正在研究扩大数量的长期刺激会议”(23]。

全球越来越多的试验研究的治疗作用,rTMS抑郁症,精神分裂症,上瘾,创伤后应激障碍、疼痛、偏头痛、中风、自闭症、多发性硬化症、神经退行性疾病如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症(35]。因此,动物研究已经被用来评估rTMS对突触可塑性的影响。其中,有研究表明一个额外的治疗作用的电磁刺激脱髓鞘过程:实验动物模型实验性自身免疫性脑脊髓炎()证明,女士rTMS修改astrocytosis,细胞密度,和脂多糖水平,表明经颅磁刺激可能是一种有前途的治疗神经炎症疾病如多发性硬化(36]。

Sherafat等人表明,诱导脱髓鞘后,使用本地的胼胝体内注入lysophosphatidylcholine成年女性Sprague-Dawley老鼠,然后应用电磁场(电磁辐射)postlesionally显著降低退化面积和提高水平的程度内的髓磷脂碱性蛋白染色损伤区域,表明电磁辐射加强神经干细胞的增殖和迁移,提高修复髓磷脂的脱髓鞘疾病(37]。

什么是非常有趣和有越来越多的证据向融入于汉语,我们可以通过rTMS影响人类健康的认知过程。高频rTMS Guse等人进行了系统的概述(HF-rTMS)研究神经认知评估为了更好地理解潜在的rTMS诱导长期对认知的影响。高频rTMS (10 - 20 Hz)是最有可能造成重大改善认知能力应用在左背外侧前额叶皮层,在10 - 15范围内连续会话和个体运动阈值80至110%38]。

的正确定位线圈rTMS的影响也是非常重要的。本地化的刺激网站单独fMRI-guided TMS neuronavigation,而不是使用10 - 20脑电图系统,导致更强和更健壮的经颅磁刺激效应,诱导持久改善认知能力(39]。佐藤等人设计了一个研究通过使用与事件相关电位(erp)澄清磁刺激对认知加工的影响。他们发现一个1.00 Hz rTMS脉冲序列在左背外侧前额叶皮层在Fz P300延迟增加了8.50毫秒,在Cz 12.85毫秒,在Pz 11.25毫秒。相比之下,0.75和0.50赫兹rTMS脉冲列车在左背外侧前额叶皮层和1.00,0.75和0.50 Hz rTMS脉冲列车在正确的背外侧前额叶皮层P300改变延迟。这些结果表明,rTMS频率影响认知过程。作者建议的影响,rTMS不同根据大脑皮层兴奋和抑制性神经元的活动(40]。

默尔et al .,使用多通道fMRI-rTMS方法,展示了人类大脑皮层可塑性的变化在执行认知(41]。他们检查了12个健康对照组与功能磁共振成像在执行一个交叉研究n到工作记忆(WM)认知控制任务和一个侧卫的任务,在真实的和虚假的5赫兹rTMS向右背外侧前额叶皮层(DLPFC)。反应时间在n到任务后明显短rTMS比虚假的刺激后,支持一个高频rTMS的兴奋效应。有趣的是,rTMS而虚假的刺激没有激活的变化刺激引起的网站(右DLPFC)本身,而是显著增加在WM中网络连接n到想和减少在前扣带皮层激活侧卫的任务。这些发现显示塑料下游前额叶连接网络的变化刺激网站作为衬底的行为影响31日]。李等人研究了高频(10 Hz)的影响,rTMS应用在左边DLPFC在认知控制的年轻健康的参与者和探索认知加工的时间进程变化后,rTMS使用与事件相关电位(erp)。斯特鲁执行任务,脑电图(EEG)记录。结果显示多个会话的rTMS可以减少反应时间(RT)一致和不一致的条件下,也增加了振幅N2和N450与虚假rTMS相比。这个观察支持了这样一种观点:高频rTMS左边DLPFC不仅招募更多从前额叶皮层神经资源通过诱导电生理学的兴奋效应还提高效率的资源冲突解决方案部署在多个阶段的认知控制处理在健康的年轻人42]。许和他的同事们进行了一项系统回顾和荟萃分析的文献(1990 - 2014)来评估无创性脑刺激的影响(rTMS和tDCS)患者认知功能在健康老年人和阿尔茨海默病(AD)。他们得出的结论是,无创性脑刺激对认知功能有积极影响生理和病理衰老(43]。

4所示。大脑的功能重组

介绍了复杂技术在不久的过去,我们正面临着一个新时代神经可塑性的研究不仅是一个独特的大脑能力重组功能网络为了克服衰老和疾病也作为一种新的治疗目标。事实上,神经心理康复(neurorehabilitation),伴随着新的无创性neurostimulation-neuromodulation方法,越来越受欢迎,部分由于缺乏有效的药物治疗。Maggio和Vlachos状态”,理解神经可塑性的作用在病理条件下,新型治疗方法可以用来促进,块,或转变之间的平衡不同形式的可塑性在特定的大脑区域和不同病理阶段的大脑条件”(44]。

神经可塑性改变大脑功能连通性正得到越来越多的研究都在休息(静息状态功能连通性(rs-FC))和期间的任务。联接或hypoconnectivity能被探测到,这取决于结构脑损伤的严重程度和延伸,疾病过程的本质,及其时间进程。这些改变可以自适应或不适应的。

尤其是在多发性硬化症,研究表明,患者在早期阶段激活大脑其他区域相邻主要涉及在任务性能,允许病人正常执行认知缺陷检测神经心理评估(之前45]。这些额外的激活作为代偿机制允许个人保持完整的认知功能在一段时间内,功能补偿损伤与疾病的进展,从而掩盖缺陷(46,47]。Mainero和同事扫描匹配的健康受试者和患者复发缓和女士(名RRMS)没有或只有轻微认知障碍而进行神经心理测试(节奏听觉串行测试(PASAT的)和召回任务),在这两个任务和功能磁共振成像之间的关系变化和T2病灶加载了。名RRMS患者展览期间激活任务探索模式改变的持续关注,信息处理和记忆。在这些任务中,fMRI活动更大的患者比那些较低的认知功能更好的认知功能。作者得出结论:功能变化在特定大脑区域增加增加组织损伤表明,它们也可能代表自适应机制,反映了潜在的神经混乱或者去抑制,可能与女士(48]。

Staffen PVSAT期间和他的同事进行了功能性核磁共振研究(节奏的视觉系列除了任务),视觉模拟PASAT(节奏的听觉连续加法任务),最近在21名RRMS患者诊断和匹配的健康对照组。一组功能成像数据的分析在PVSAT显示不同的激活模式对患者与对照组相比。在健康的志愿者,主要活动是发现在右半脑额叶皮质(大脑面积32)。的病人,主要在右半脑额叶皮层激活检测(Brodmann地区6、8和9)。此外,左半球Brodmann面积39被激活。激活的不同模式,伴随着完整表现持续关注任务的多发性硬化症样本与健康对照组相比,被解释为补偿机制的结果,换句话说一个表达式的神经可塑性在早期阶段的一种慢性疾病(49]。

基于任务的功能磁共振成像相比,静息状态功能连通性(rs-FC)检查大脑不同区域之间的通信在神经网络在“休息。“静息状态功能连通性(rs-FC)的研究指出,增加激活可以解释为自适应或不适应的,这取决于疾病的进展。增加连接在rs-FC被认为作为代偿机制认知缺陷在MS疾病过程的早期(21,50,51),但后来的疾病,这些额外的连接性能较差(21,52]。卡德尔等人得出的结论是,两种形式的自适应功能的变化,也就是说,增强一致性的大脑区域之间的相互作用通常招募(功能性增强)和替代领域的招聘或互补的认知策略的使用,可能会限制疾病的临床表现,尤其是认知障碍(51]。

MS患者,试图弥补持续的结构性破坏,不仅激活其他脑区也改变策略,事实上,这是部分有效。在本文提供的这是一个很好的证明帽子等。:在执行去/不方便的任务越来越复杂,患者可能遵循健康对照组的性能点。最复杂的情况下,病人呈现两个额外的大脑崩溃招聘和显著降低认知能力比控制。作者质疑的脑机制允许维护正常演出名RRMS患者根据认知需求的水平。他们发现,“患者与健康受试者相反,女士没有表现出相关性小脑激活和更好的性能。“病人的保留性能与更高的激活在内侧前额叶区域(搞笑和CG),区域参与决策;换句话说,他们表现出的转移函数脑区域技术管理控制流程。这个新的内侧额叶招聘可以支持患者功能补偿策略在一项多中心研究中,女士之间的显著相关性被发现异常功能磁共振成像模式的激活和失活和行为措施,认知能力和大脑T2和T1损伤卷。这些结果支持保存功能磁共振成像的理论活动的额叶与更好的认知在MS患者(53]。

在最近的一个优雅的研究中,罗卡和他的同事们(54]调查rs-FC异常内主要的大脑网络群体的MS患者,用各种形式和阶段的疾病。连接异常与临床神经心理学/成像和相关性的措施进行评估。医学患者显示降低网络平均rs-FC与静息状态网络的控制。在区域层面上,一个复杂的减少和增加rs-FC被发现模式。减少rs-FC与T2病灶。丘脑rs-FC与更好的神经心理性能下降,而对于所有剩余的网络,减少FC与更严重的临床/认知障碍。类似的结果也出现在阿尔茨海默病,受试者在早期临床前阶段的相对增加前额叶皮质激活内存赤字(55]。

Sumowski和同事探讨了认知储备假说通过测试怎么可能一生知识浓缩与词汇知识(估计)减轻大脑疾病认知的负面影响;换句话说,患者更浓缩之前能够承受更严重的神经病理学认知障碍或痴呆。多发性硬化症患者的大脑活动(功能性磁共振成像血氧等级相关信号)在视觉和行为表现记录n到工作记忆任务。结果显示强阳性之间的相关性知识浓缩在大脑的默认网络和大脑活动,表明患者更浓缩在认知处理过程中能够保持静止状态的活动更好。此外,知识浓缩与前额叶的招聘负相关,这表明患者小浓缩大脑需要更多的资源来执行相同的认知任务患者更浓缩(56]。

然而,重要的是欣赏解释差异的复杂性在受试者的大脑激活模式相对于健康对照组病理。首先,功能磁共振成像识别大脑区域活动与任务绩效相关联,而不是那些必要的(57]。其次,替代战略任务的性能可以关联到不同的激活模式不能够被在一个简单的方法自适应(58]。Schoonheim女士等人回顾了最近的文学功能连通性和潜在影响认知功能连通性变化可能(59]。“补偿”的变化是在形式的MS患者的大脑活动增加和增加连接。研究调查“默认模式网络”(静)发现静的连通性增加临床孤立综合征(CIS)患者(60进步的女士)和减少静连接,与认知障碍(61年]。据报道连通性变化可以说是“补偿”?这是“不适应”?作者总结的要求”一个更全面的方法,包括激活并连接网络动力学的数据转换成一个框架纵向的方式。”

5。rTMS女士

棕榈等人回顾了应用无创性脑刺激技术改进的几个女士神经和精神疾病患者。具体来说,tDCS的功效和经颅磁刺激治疗抑郁症状,疲劳,触觉感官赤字,疼痛,电机性能和痉挛状态评估在一些研究和显示不同的结果22]。

由于缺乏有效的药物治疗,仅rTMS结合药物已经使用显著的功效主要为改善痉挛状态(62年- - - - - -65年),疲劳和抑郁22),下尿路功能障碍(66年],步态[67年),和手灵巧61年,68年]。然而大多数研究有一定的方法论上的局限,如小数量的参与者和低水平的有效性,表明新兴将来需要更多的研究。症状,如疲劳,更好的有针对性的tDCS [69年]。

6。rTMS女士的认知

考虑到先前提出的文学,我们每个人都应该有几个原因考虑使用rTMS治疗认知障碍患者女士:首先,我们没有有效的药理治疗将近三分之二的所有女士成为认知障碍的患者疾病过程,和他们的生活是负面影响;其次,有一个积累的证据表明,病人的大脑接受功能性重组甚至从最初的疾病阶段,通过改变各区域功能连通性,这作为补偿机制;第三,越来越多的医学患者暴露于rTMS培训协议其他症状,无任何重大安全或不良事件的考虑;第四,更重要的是,非侵入性神经刺激技术,如rTMS显示有益对认知能力的影响在健康人和各种神经系统疾病,患者通过唤起神经可塑性变化,换句话说增强大脑的功能能力。

此外,更高的认知储备(56)和认知康复干预措施(70年,71年)已经证明有效的改善认知能力在MS患者中,似乎和底层机制诱导神经可塑性的变化(21,56,72年]。因此,可以考虑使用,甚至结合,这些可用的非药物,非侵入性的干预措施。

尽管这种临床使用的理论支持,,据我们所知,只有一个,最近发表,研究在认知治疗使用rTMS病人[女士73年]。在这项研究中,Hulst等人调查的影响高频rTMS正确的背外侧前额叶皮层(DLPFC)对工作记忆性能,同时测量任务相关患者的大脑活动和任务相关的大脑连接作者报道,女士n到任务精度改进后应用真正rTMS后(而不是虚假的,rTMS)只有在病人。在基线,医学患者与健康对照组相比,显示更高的任务额激活,真正rTMS后消失。任务相关功能连通性之间的正确DLPFC和右尾状核和双边(para)后扣带回增加病人真正rTMS相比,虚假的刺激。作者解释这些结果作为rTMS-induced MS患者的网络效率的变化,暗示女士rTMS认知康复的潜在作用的限制小样本的参与者(MS患者和17日11高碳钢),这项研究的结果非常有前途,当然呼吁更多试验为了提供更可靠的证据,rTMS医学患者治疗的影响认知受损。

7所示。结论

前方的路很长,但取得了第一步:神经社区现在认识到认知障碍的一个重要组成部分女士(最近推出了概念与多发性硬化症有关的认知障碍(会议))(74年),规定必须包含在认知诊断、随访和治疗评估。神经心理评估方法女士和合适的成像技术监测患者认知功能现在更广泛的访问。健康和患病的大脑功能连通性变化可以检测并修改的干预措施。我们必须更进一步和目标认知功能通过设计良好的临床试验,治疗和精心挑选大量的合适的病人,结合神经心理学方法和无创性neurostimulation-neuromodulation和神经影像技术,为了提供广泛的MS患者有效的治疗方法。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

作者的贡献

所有作者的构思、起草、修改,并最终确定的手稿,同意负责所有方面的工作。

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