Die Gehirn-Herz-Darm-Verbindung: Zielgerichtete Modulation des frontal-vagalen Netzwerkes zur Personalisierung nicht-invasiver Hirnstimulation

Summary description of the study

Depression tritt häufig zusammen mit kardiovaskulären und gastrointestinalen Symptomen auf, was die Bedeutung der Gehirn-Herz-Darm-Achse in der Pathophysiologie und Behandlung verdeutlicht. Studien zeigen, dass zentrale Strukturen im Depressionsnetzwerk, wie der dorsolaterale präfrontale Kortex (DLPFC) und der subgenuale anteriore cinguläre Kortex (sgACC), mit Bereichen überlappen, die an der autonomen Kontrolle beteiligt sind, dem Vagusnerv. Obwohl die repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) des DLPFC eine etablierte Methode zur Behandlung ist, bleibt das optimale Targeting eine Herausforderung. Eine personalisierte Stimulation, die auf der Konnektivität zwischen DLPFC und sgACC basiert, kann den Behandlungserfolg verbessern, ist bisher jedoch nur begrenzt klinisch einsetzbar. Die rTMS-induzierte Gehirn-Herz-Kopplung (HBC) bietet einen neuen Ansatz, das Target anhand von Herzfrequenzreaktionen zu bestimmen. Ziel dieses Projekts ist es, HBC zu personalisieren, um das Targeting des DLPFC zu optimieren und weitere Indikatoren des frontal-vagalen Netzwerks zu untersuchen. In Studienarm 1 verwenden wir eine neue frontale Mapping-Technik, um den personalisierten „Grid-Spot“ zu identifizieren, der das stärkste HBC bei gesunden Personen auslöst. Wir vergleichen die Effekte eines 10Hz-„Dash“-Protokolls über dem „Grid-Spot“ mit der konventionellen „Beam-F3“ Methode und einer Kontrollregion (Cz), während wir neben Herzreaktionen weitere Parameter des autonomen Nervensystems (ANS) wie Darmmotilität, Pupillendilation und elektrodermale Aktivität messen. Diese Methodik wird zusätzlich auf die Anwendung der high-definition transkraniellen Gleichstromstimulation (HD-tDCS) ausgeweitet. Dabei untersuchen wir die Effekte von anodaler versus sham HD-tDCS über dem HBC-basierten „Grid-Spot“ auf ANS-Parameter und vergleichen diese mit den rTMS-Effekten. In Studienarm 2 wiederholen wir die rTMS-Experimente aus Arm 1 bei Personen mit erhöhter Depressions- und ANS-Symptomatik.

(BASEC)

Intervention under investigation

TMS: Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist eine nicht-invasive Gehirnstimulationsmethode, bei der durch gezielte Magnetfeldimpulse neuronale Aktivität in spezifischen Gehirnarealen moduliert werden kann. Ziel dieser Studie ist es, die Kopplung zwischen dem Gehirn und dem Herz zu untersuchen, um einen individualisierten Stimulationspunkt über dem dorsolateralen präfrontalen Kortex zu bestimmen. Diese Intervention wird in allen insgesamt 6 Sitzungen angewendet. Die erste Sitzung dient zur Lokalisation des Stimulationspunktes sowie zur Bestimmung der Stimulationsintensität. In den darauffolgenden drei Sitzungen wird, während 18.75 Minuten dieser und zwei andere Punkte stimuliert, und deren Effekte auf Herz und andere Organe untersucht. Die Reihenfolge der Sitzungen erfolgt zufällig.

TDCS: Die transkranielle Gleichstromstimulation ist eine weitere nicht-invasive Methode der Gehirnstimulation, bei der durch die Anwendung von elektrischem Strom auf dem Kopf eine Veränderung der neuronalen Aktivität in den darunterliegenden Gehirnarealen induziert wird. In zwei Sitzungen wird währen 18.75 Minuten über dem individuellen Stimulationspunkt stimuliert. Eine Sitzung dient als Kontrollintervention, in der keine echte Stimulation erfolgt. Weder Sie noch die Versuchsleitenden kennen die Reihenfolge des Protokolls (zufällig). Im Anschluss an die 18.75-minütige tDCS-Stimulation wird erneut während 4 Minuten mit TMS stimuliert, um die Effekte auf die Gehirn-Herz Kopplung zu untersuchen

(BASEC)

Disease under investigation

Teilnehmende mit gastrointestinalen und gleichzeitigen depressiven Symptomen (Arm 2), sowie gesunde Versuchspersonen (Arm 1)

(BASEC)

Sponsor

University Hospital of Old Age Psychiatry and Psychotherapy (UPD)

(BASEC)