Title (eng)
Effects of transcranial ultrasound pulse stimulation detected with fMRI
Parallel title (deu)
Effekte der transkraniellen Ultraschall Pulsstimulation gemessen mit fMRT
Author
Gregor Dörl
Advisor
Roland Beisteiner
Assessor
Roland Beisteiner
Abstract (deu)
Hirnstimulation mit Ultraschall birgt viel Potential als eine klinische, nicht-invasive Stimulationstechnik, unter anderem aufgrund der Möglichkeit, präzise beliebige Hirnareale zu stimulieren. Transkranielle Pulsstimulation (TPS) ist eine sichere und klinisch anwendbare Stimulationsmethode. In einer ersten Untersuchung mit Alzheimerpatienten wurden nach 2-4 Wochen TPS Therapie Verbesserungen in neuropsychologischen Testwerten, sowie erhöhte funktionelle Konnektivität mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) festgestellt. Die vorliegende Untersuchung ist eine Folgeanalyse. Neuroplastische Veränderungen der funktionellen Konnektivität anhand von fMRT Daten und mögliche entsprechende neuropsychologische Veränderungen wurden erforscht.
In der ersten Analyse wurde eine Normalisierung der funktionellen Konnektivität zwischen dem Salience-Netzwerk (rechte anteriore Insula) und dem ventromedialen Netzwerk (linker frontoorbitaler Cortex) festgestellt. Diese funktionelle Veränderung korreliert mit Verbesserungen von depressiven Symptomen. Stimulation von Hirnarealen, die für Depression relevant sind (zum Beispiel der dorsolaterale Präfrontalcortex), mittels TPS verursacht möglicherweise relevante funktionelle Veränderungen und lindert depressive Symptome.
Es wird angenommen, dass TPS abhängig von dem Stimulationsort einen neuromodulatorischen Effekt hat. Zwar zeigten Alzheimerpatienten nach TPS Behandlung kognitive Verbesserungen, jedoch kam es zu einer Abnahme der visuo-konstruktiven Fähigkeiten. Funktionell relevante Hirnareale wurden während der Stimulation großteils ausgelassen. Die vorliegende Untersuchung zeigt eine entsprechende Verringerung von funktionellen Konnektivitätswerten eines visuo-konstruktiven Netzwerks, und untermauert die Hypothese der Effekte abhängig vom Stimulationsort. Zusammenfassend präsentiert diese Analyse weitere Belege, dass TPS eine nützliche ergänzende (add-on) Therapie für neurologische und psychiatrische Erkrankungen werden kann.
Abstract (eng)
Ultrasound brain stimulation techniques have great potential for clinical application because of their non-invasiveness, as well as the possibility to precisely target regions-of-interest. Transcranial pulse stimulation (TPS) has been recently shown to be a safe and clinically viable stimulation technique. In a clinical sample with Alzheimer’s Disease (AD) patients, 2-4 weeks of TPS therapy resulted in improved neuropsychological scores as well as functional connectivity (FC) as measured with functional magnetic resonance imaging (fMRI). In this study, an fMRI follow-up analysis is presented. Specifically, neuroplastic changes in FC due to TPS therapy and their potential behavioral correlates are explored.
Analyzing fMRI data showed a normalization of FC between the salience network (right anterior insula) and the ventromedial network (left frontal orbital cortex). This functional change correlated with improvements in depressive symptoms. Stimulation of brain areas related to depression (including the dorsolateral prefrontal cortex) with TPS may induce relevant functional changes and alleviate depressive symptoms.
TPS was previously hypothesized to induce location-dependent neuromodulatory effects. While AD patients showed overall cognitive improvements, visuo-constructive tests showed a decrease after TPS intervention. Notably, functionally relevant areas have been largely left out during stimulation. In this analysis, a matching decrease in FC measures of a visuo-constructive network is reported, further fortifying the claim of a location-dependent effect. Together, this study presents further evidence that TPS may become a beneficial clinical add-on therapy for neurological and psychiatric diseases.
Keywords (deu)
HirnstimulationUltraschallTranskranielle PulsstimulationfMRTAlzheimerDepressionVisuo-konstruktivFunktionelle Konnektivität
Keywords (eng)
Brain stimulationultrasoundtranscranial pulse stimulationfMRIAlzheimer's diseasedepressionvisuo-constructivefunctional connectivity
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1405412
rdau:P60550 (deu)
53 Seiten : Illustrationen
Number of pages
53
Association (deu)
Title (eng)
Effects of transcranial ultrasound pulse stimulation detected with fMRI
Parallel title (deu)
Effekte der transkraniellen Ultraschall Pulsstimulation gemessen mit fMRT
Author
Gregor Dörl
Abstract (deu)
Hirnstimulation mit Ultraschall birgt viel Potential als eine klinische, nicht-invasive Stimulationstechnik, unter anderem aufgrund der Möglichkeit, präzise beliebige Hirnareale zu stimulieren. Transkranielle Pulsstimulation (TPS) ist eine sichere und klinisch anwendbare Stimulationsmethode. In einer ersten Untersuchung mit Alzheimerpatienten wurden nach 2-4 Wochen TPS Therapie Verbesserungen in neuropsychologischen Testwerten, sowie erhöhte funktionelle Konnektivität mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) festgestellt. Die vorliegende Untersuchung ist eine Folgeanalyse. Neuroplastische Veränderungen der funktionellen Konnektivität anhand von fMRT Daten und mögliche entsprechende neuropsychologische Veränderungen wurden erforscht.
In der ersten Analyse wurde eine Normalisierung der funktionellen Konnektivität zwischen dem Salience-Netzwerk (rechte anteriore Insula) und dem ventromedialen Netzwerk (linker frontoorbitaler Cortex) festgestellt. Diese funktionelle Veränderung korreliert mit Verbesserungen von depressiven Symptomen. Stimulation von Hirnarealen, die für Depression relevant sind (zum Beispiel der dorsolaterale Präfrontalcortex), mittels TPS verursacht möglicherweise relevante funktionelle Veränderungen und lindert depressive Symptome.
Es wird angenommen, dass TPS abhängig von dem Stimulationsort einen neuromodulatorischen Effekt hat. Zwar zeigten Alzheimerpatienten nach TPS Behandlung kognitive Verbesserungen, jedoch kam es zu einer Abnahme der visuo-konstruktiven Fähigkeiten. Funktionell relevante Hirnareale wurden während der Stimulation großteils ausgelassen. Die vorliegende Untersuchung zeigt eine entsprechende Verringerung von funktionellen Konnektivitätswerten eines visuo-konstruktiven Netzwerks, und untermauert die Hypothese der Effekte abhängig vom Stimulationsort. Zusammenfassend präsentiert diese Analyse weitere Belege, dass TPS eine nützliche ergänzende (add-on) Therapie für neurologische und psychiatrische Erkrankungen werden kann.
Abstract (eng)
Ultrasound brain stimulation techniques have great potential for clinical application because of their non-invasiveness, as well as the possibility to precisely target regions-of-interest. Transcranial pulse stimulation (TPS) has been recently shown to be a safe and clinically viable stimulation technique. In a clinical sample with Alzheimer’s Disease (AD) patients, 2-4 weeks of TPS therapy resulted in improved neuropsychological scores as well as functional connectivity (FC) as measured with functional magnetic resonance imaging (fMRI). In this study, an fMRI follow-up analysis is presented. Specifically, neuroplastic changes in FC due to TPS therapy and their potential behavioral correlates are explored.
Analyzing fMRI data showed a normalization of FC between the salience network (right anterior insula) and the ventromedial network (left frontal orbital cortex). This functional change correlated with improvements in depressive symptoms. Stimulation of brain areas related to depression (including the dorsolateral prefrontal cortex) with TPS may induce relevant functional changes and alleviate depressive symptoms.
TPS was previously hypothesized to induce location-dependent neuromodulatory effects. While AD patients showed overall cognitive improvements, visuo-constructive tests showed a decrease after TPS intervention. Notably, functionally relevant areas have been largely left out during stimulation. In this analysis, a matching decrease in FC measures of a visuo-constructive network is reported, further fortifying the claim of a location-dependent effect. Together, this study presents further evidence that TPS may become a beneficial clinical add-on therapy for neurological and psychiatric diseases.
Keywords (deu)
HirnstimulationUltraschallTranskranielle PulsstimulationfMRTAlzheimerDepressionVisuo-konstruktivFunktionelle Konnektivität
Keywords (eng)
Brain stimulationultrasoundtranscranial pulse stimulationfMRIAlzheimer's diseasedepressionvisuo-constructivefunctional connectivity
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1412529
Number of pages
53
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