Updated scalp heuristics for localizing the dorsolateral prefrontal cortex based on convergent evidence of lesion and brain stimulation studies in depression

Abstract

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Automated optimization of TMS coil placement for personalized functional network engagement

“…Although there is increasing interest in using functional connectivity to inform target site selection in basic research settings (Eldaief et al, 2011;Halko et al, 2014;Lynch et al, 2019; and for TMS interventions (Cash et al, 2019;Cole et al, 2022;Fox et al, 2012;Klooster et al, 2022;Siddiqi et al, 2022), most conventional TMS protocols are not guided by the individual patient's functional brain organization. Instead, generic coil placements based on scalp heuristics (Beam et al, 2009;Mir-Moghtadaei et al, 2022) or stereotaxic coordinates derived from group-average functional maps (Blumberger et al, 2018;Weigand et al, 2018) have been used. One reason for these generic approaches is that reliable mapping of functional networks at the individual level can require large quantities of data per subject when using traditional single-echo fMRI methods (Gordon et al, 2017a;Laumann et al, 2015;Lynch et al, 2020a), which is a significant obstacle in clinical settings.…”

Evaluation of the Beam-F3 method for locating the F3 position from the 10–20 international system

“…Nevertheless, this error added to the inherent errors of the application of the rTMS technique--such as the focusing capacity of different coils, errors in coil tilt positioning, drift and head movement--contribute to the variability of rTMS efficiency. Moreover, because a recent study [8] proposes new locations to apply rTMS based on whole-brain maps of circuits associated with depression [9], the effectiveness of applying rTMS at a precise F3 position is relevant for comparative analyses.…”

Cuantificación de errores de posicionado de electrodos electroencefalográficos

“…La DLPFC es el área de estimulación más comúnmente utilizado para el tratamiento del trastorno depresivo mayor (MDD) con rTMS [3], y también se usa típicamente para el alivio de ciertos tipos de dolor [4]. También en tDCS, la ubicación de DLPFC parece mostrar un efecto terapéutico positivo en pacientes con MDD y, además, se ha demostrado que mejora el rendimiento en varios dominios cognitivos, como las funciones ejecutivas, las habilidades verbales y el rendimiento de la memoria en sujetos sanos, pero también en pacientes con enfermedad de Parkinson y accidentes cerebrovasculares [5].…”

“…Según Fox et al (2012) [8], la ubicación encontrada por BeamF3 corresponde estrechamente con un objetivo en la DLPFC que previamente se encontró que estaba máximamente anticorrelado con la actividad cingulada subgenual en la resonancia magnética funcional en estado de reposo [3]. Dado este hallazgo, Mir-Moghtadaei et al (2015) [9], cuantificó la discrepancia en el sitio del cuero cabelludo entre BeamF3 y la neuronavegación guiada por resonancia magnética para localizar la DLPFC izquierda, descubriendo que la longitud del arco radial desde el vértice hasta el sitio objetivo era leve, pero significativamente más larga (media de 0,35 cm) con resonancia magnética.…”

“…[10], desarrolló un mapa cerebral a partir de análisis independientes pero convergentes de las redes funcionales asociadas con la respuesta y la falta de respuesta a los procedimientos aplicados a la DLPFC como rTMS y descubrió que el mapa cerebral identificaba dos focos de interés en cada hemisferio (proximales a F3 y F4). Con base en este hallazgo, Mir-Moghtadaei et al (2022) [3] modificó la heurística BeamF3 (usando la plantilla anatómica MNI ICBM152) para estimar mejor el sitio objetivo de estimulación de DLPFC, obteniendo un conjunto actualizado de heurísticas similares al método BeamF3, pero ahora localizando los sitios del cuero cabelludo más cercanos a los cuatro focos de interés encontrados por Siddiqui et al (2021).…”