Differentiële neurale reacties op ritmische en gepatteerde TMS-protocollen: inzichten uit EEG-spectrumanalyse

Waarom stimulatiepatronen in de hersenen ertoe doen

Veel mensen met een ernstige depressie krijgen niet voldoende verlichting van alleen medicatie. Repetitieve transcraniële magnetische stimulatie (rTMS) biedt nieuwe hoop door met magnetische pulsen op de schedel de hersenactiviteit in gunstige richtingen te sturen. rTMS kan echter in verschillende “ritmes” worden toegediend, en patiënten reageren vaak goed op de ene stijl maar niet op de andere. Deze studie stelde een eenvoudige maar belangrijke vraag: zetten verschillende rTMS-pulspatronen de hersenen daadwerkelijk op verschillende manieren aan het werk, en kan dat helpen verklaren waarom sommige mensen verbeteren terwijl anderen dat niet doen?

Twee manieren om de hersenen te prikken

De onderzoekers richtten zich op twee veelgebruikte manieren om rTMS toe te dienen aan de voorkant van de hersenen, boven een gebied dat het linkerdorsolaterale prefrontale cortex wordt genoemd, een belangrijk knooppunt voor stemming en denken. De ene methode gebruikte gelijkmatige, trommelachtige pulsen met een enkel tempo, genoemd ritmische stimulatie. De andere gebruikte korte bursts van zeer snelle pulsen gegroepeerd in patronen, genoemd gepatternede stimulatie. Zestien volwassenen met moeilijk behandelbare depressie kregen tientallen korte treinen van beide types in één sessie, over een breed spectrum van pulse snelheden. Tijdens deze “ondervragings”sessie nam het team elektrische activiteit over de hele hoofdhuid op met een 64-kanaals EEG-cap om te zien hoe elk patroon en elke pulsfrequentie hersenritmes en de manier waarop hersengebieden met elkaar communiceren, veranderde.

Luisteren naar hersenritmes

Hersencellen vuren van nature in terugkerende golven, of oscillaties, met verschillende snelheden die gekoppeld zijn aan toestanden zoals slaperigheid, gerichte aandacht of emotionele verwerking. Het team splitste deze ritmes in vier banden van zeer langzaam tot sneller (delta, theta, alfa en bèta). Voor elke korte rTMS-trein vergeleken ze EEG-signalen in de seconde vóór en de seconde na stimulatie. Met behulp van geavanceerde wiskundige technieken schatten ze waar in de hersenen deze signalen vandaan kwamen en hoe sterk het gerichte prefrontale gebied ongeveer 100 andere regio’s beïnvloedde. Vervolgens gebruikten ze statistische modellen die brede effecten van stimulatie konden scheiden van verschillen tussen individuele patiënten.

Gedeelde verschuivingen en duidelijke contrasten

Zowel ritmische als gepatternede pulsen hadden wijdverspreide effecten, hoewel ze allemaal hetzelfde plekje op de schedel raakten. In de meeste condities daalden zeer trage (delta) en trage (theta) ritmes na stimulatie, terwijl snellere bèta-ritmes vaak toenamen, vooral bij gepatternede treinen. De twee stijlen waren echter verre van identiek. Gepatternede stimulatie veroorzaakte de sterkste verhogingen in bèta-vermogen en stuurde veranderingen aan in specifieke “innerlijke” gebieden zoals delen van de cingulate cortex en de precuneus, regio’s die betrokken zijn bij zelfgerichtheid en interne gedachten. Ritmische stimulatie, vooral bij hogere snelheden, beïnvloedde sterker de activiteit nabij de stimulatieplaats en over bredere delen van de cortex. In meerdere gevallen verschilden de exacte prefrontale subregio’s en dieper gelegen midline-structuren die reageerden duidelijk tussen de twee patronen.

De communicatielijnen herschikken

Naast lokale vermogensveranderingen onderzocht de studie hoe stimulatie communicatieroutes wijzigde. Beide stijlen versterkten de invloed van het gerichte prefrontale gebied op de orbitofrontale cortex en een midline-regio die gekoppeld is aan stemmingsregulatie, wat een gedeelde route suggereert waarlangs rTMS depressieve symptomen zou kunnen verlichten. Toch verhoogden alleen ritmische pulsen de connectiviteit binnen nabijgelegen frontale regio’s, terwijl alleen gepatternede treinen de connectiviteit met de linker precuneus en bepaalde visuele gebieden verminderden. Naarmate het tempo van ritmische pulsen toenam van langzamer naar sneller, verspreidden connectiviteitsveranderingen zich verder, met name in hogere-frequentie responsbanden. Kort gezegd: door te variëren hoe snel en in welk patroon de pulsen werden toegediend, konden de onderzoekers hetzelfde prefrontale “stuur” naar verschillende sets downstream-regio’s richten.

Op weg naar meer op maat gemaakte hersenstimulatie

Voor een buitenstaander zien alle rTMS-sessies er mogelijk hetzelfde uit: een magnetische spoel die klikt boven het voorhoofd. Dit werk toont aan dat onder het oppervlak verschillende pulspatronen en snelheden deels uiteenlopende hersencircuits kunnen activeren, zelfs wanneer ze op precies dezelfde locatie zijn gericht. Zowel ritmische als gepatternede benaderingen lijken in staat om nuttige fronto-limbische verbindingen te versterken, maar ze vormen ook afzonderlijke paden door netwerken die betrokken zijn bij zelfreflectie, aandacht en emotie. Deze mechanistische verschillen kunnen helpen verklaren waarom het ene protocol voor sommige patiënten werkt en voor anderen niet. In de toekomst zouden korte “ondervragings”sessies zoals hier gebruikt kunnen in kaart brengen hoe iemands hersenen reageren op verschillende rTMS-instellingen, zodat clinici het patroon en de frequentie kunnen kiezen die het beste de netwerkafwijkingen van die persoon corrigeren en uiteindelijk hun kans op herstel vergroten.

Bronvermelding: Valles, T.E., Shamas, M., Hawkins, H. et al. Differential neural responses to rhythmic and patterned TMS protocols: Insights from EEG spectral analysis. Neuropsychopharmacol. 51, 813–821 (2026). https://doi.org/10.1038/s41386-025-02306-w

Trefwoorden: transcraniële magnetische stimulatie, major depressive disorder, hersennetwerken, EEG-oscillaties, neuromodulatie