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Frequência de Alfa Frontal no Tratamento com EMT

Um dos primeiros pesquisadores a estudar a estratégia de sincronizar a EMT à frequência alfa individual (iAPF) do alvo em que se pretende modular foi Andrew Leuchter (Front Hum Neurosci 2013).


Vícios de pensamento e comportamento que perpetuam o quadro depressivo estão codificados (memorizados) especialmente em circuitos neocórtico-límbicos (DLPFC⇔sgACC) e esse padrão de conectividade depende também de alças tálamo-corticais cuja ritmicidade oscila principalmente na faixa alfa (8 a 12Hz), varia entre indivíduos e é captada pelo eletroencefalograma.


Ao aplicar pulsos repetitivos na frequência exata do ritmo que sustenta a "memória não adaptativa" de cada indivíduo, espera-se uma maior "potência biológica" para quebrar esse condicionamento inadequado.

Caufield 2022 em "The Problem and Potential of TMS’ Infinite Parameter Space"

"Integration of brain activity across greater distances is coordinated by lower frequency (e.g., alpha or theta) activity, while shorter-distance coordination is coordinated by higher frequency (e.g., beta and gamma). Synchronized alpha oscillations in particular play a key role in global top-down control of brain cognitive processes that have been shown to be disturbed in MDD" (Leuchter 2013)

Parte do sucesso dos protocolos a 10Hz em F3 pode derivar do fato dessa ser justamente a média da banda alfa em que operam os circuitos tálamo-corticiais mais relevantes à regulação emocional. A EMT no padrão de theta-burst é um outro exemplo de protocolo terapêutico que nasceu com a proposta de simular a ritmicidade ao EEG: o ritmo de neurônios hipocampais especializados na fixação de memórias.


"The similarity of the temporal parameters of the priming effect and the theta rhythm that dominates the hippocampal electroencephalogram (EEG) during learning episodes suggests that this priming may be involved in behaviorally induced synaptic plasticity. (J Larson, G Lynch 1986)"

São tantos os parâmetros que podemos modificar para otimizar o tratamento e tamanho o investimento necessário para demonstrar o valor de cada parâmetro individualmente, que o ritmo da ciência é bem mais lento do que esperamos. Passados mais de 10 anos desde que essas propostas de sincronizar a EMT ao pico de alfa individual do alvo começaram a ser exploradas, uma revisão recente (Biol Psychiatry. 2023) sobre uma série de marcadores biológicos em depressão reforça a evidência de que a proximidade entre a frequência alfa de cada indivíduo e a frequência de tratamento com EMT é relevante para o sucesso do tratamento.


Roelofs 2021: quanto mais perto de 10Hz estiver o alfa frontal, maior o sucesso do tratamento com 10Hz

O parâmetro iAPF (pico da frequência alfa frontal) vem sendo explorado também para indicar qual melhor método de tratamento da depressão (rebatizado de Brainmarker-I, para indicar uma metodologia específica, Voetterl 2023) e para guiar tratamento de déficit de atenção (um desses estudos até criou uma sigla para o método: "IAF-guided repetitive transcranial magnetic stimulation", ou α-rTMS - Ezedinma 2022).


No vídeo a seguir, que eu havia preparado em 2021, após ler o trabalho de Roelofs, mostro como ajustar a frequência de tratamento conforme o pico de frequência de alfa frontal em F3.


Importante salientar que, para reproduzir o método de Roelofs e Corlier, é necessário usar uma montagem com no mínimo 11 eletrodos (F3, Fp1, Fp2, Fpz, Fz, Cz, Pz, Oz, A1, A2, Terra acima de Fpz) com referência AVG (média de todos eletrodos captados com base em eletrodos auriculares interligados), já que na referência auricular há menor focalidade, pois são captados também ritmos que se projetam diretamente sobre o referencial. Posicionam-se então épocas de 4 segundos livres de artefato em um período de 2 minutos de registro (30 épocas) de EEG com olhos fechados e se analisa, na derivação F3, qual o pico de alfa. Notem que em 10 a 15 % dos indivíduos não haverá um pico bem definido e, nessa situação, os indivíduos foram excluídos dos estudos de Corlier e Roelofs.

Minha frequência alfa em F3 é de 9.4Hz

Antes de calcular o iAPF é preciso exibir todas derivações, marcar artefatos e selecionar 30 épocas de 4 segundos

 

Referências:

1. Roelofs CL, Krepel N, Corlier J, Carpenter LL, Fitzgerald PB, Daskalakis ZJ, Tendolkar I, Wilson A, Downar J, Bailey NW, Blumberger DM, Vila-Rodriguez F, Leuchter AF, Arns M. Individual alpha frequency proximity associated with repetitive transcranial magnetic stimulation outcome: An independent replication study from the ICON-DB consortium. Clin Neurophysiol. 2021 Feb;132(2):643-649. doi: 10.1016/j.clinph.2020.10.017. Epub 2020 Nov 10. PMID: 33243617.

Notas: Replicação de estudo de Corlier em amostra de 153 pacientes. Associação observada apenas em montagem com referencial médio (mais focal) e apenas para protocolo de 10Hz em F4. Quanto mais próxima a iAPF estiver de 10Hz melhor a resposta. n=153 (59 com 10Hz F3 e 94 com 1Hz F4). iAPF determinada em cerca de 30 épocas de 4 segundos para F3 durante olhos fechados (2 minutos de registro livres de artefatos) em montagem de 26 canais com referência AVG. 12% da amostra não tinha um ritmo alfa dominante (similar aos 15% observados por Corlier)


2. Voetterl H (2023): Utility of alpha peak frequency-based Brainmarker-I in antidepressant treatment stratification: Blinded out-of-sample validations for pharmacotherapy and brain stimulation. Brain Stimul. VOLUME 16, ISSUE 1, P355, JANUARY 2023.

Notas: Marcador inicialmente desenvolvido para ADHD (iAPF em Fz) talvez tenha utilidade para escolher terapia antidepressiva. iAPF baixo sugere melhor resposta a sertralina (aumenta chance de remissão em 15%) e pode ser usado para escolher entre 10Hz em F3 (aumenta chance de remissão em 29%) ou 1Hz em F4 (aumento de 18%), mas não esclareceram o critério. Esse é apenas o abstract de um simpósio.


3. Arns M, Cerquera A, Gutiérrez RM, Hasselman F, Freund JA. Non-linear EEG analyses predict non-response to rTMS treatment in major depressive disorder. Clin Neurophysiol. 2014 Jul;125(7):1392-9. doi: 10.1016/j.clinph.2013.11.022. Epub 2013 Dec 2. PMID: 24360132.


4. Klooster D, Voetterl H, Baeken C, Arns M. Evaluating Robustness of Brain Stimulation Biomarkers for depression: A Systematic Review of MRI and EEG Studies. Biol Psychiatry. 2023 Sep 19:S0006-3223(23)01569-X. doi: 10.1016/j.biopsych.2023.09.009. Epub ahead of print. PMID: 37734515.

Notas: revisão recente sobre a estratégia de sincronizar a TMS com a frequência individual de alfa.


5. Leuchter AF, Cook IA, Jin Y, Phillips B. The relationship between brain oscillatory activity and therapeutic effectiveness of transcranial magnetic stimulation in the treatment of major depressive disorder. Front Hum Neurosci. 2013 Feb 26;7:37. doi: 10.3389/fnhum.2013.00037. PMID: 23550274; PMCID: PMC3581824.

Notas: primeira revisão sobre a estratégia de sincronizar a TMS com a frequência individual de alfa.


6. Voetterl H, van Wingen G, Michelini G, Griffiths KR, Gordon E, DeBeus R, Korgaonkar MS, Loo SK, Palmer D, Breteler R, Denys D, Arnold LE, du Jour P, van Ruth R, Jansen J, van Dijk H, Arns M. Brainmarker-I Differentially Predicts Remission to Various Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder Treatments: A Discovery, Transfer, and Blinded Validation Study. Biol Psychiatry Cogn Neurosci Neuroimaging. 2023 Jan;8(1):52-60. doi: 10.1016/j.bpsc.2022.02.007. Epub 2022 Feb 28. PMID: 35240343.

Nota: Desenvolvimento de metodologia para cálculo de pico de alfa individual (iAPF) com base em dataset de 4249 jovens (<18anos) com ADHD com o objetivo de estratificar tratamento a Metilfenidato (quando iAPF mais alto) ou neurofeedback (quando iAPF mais baixo). Cálculo de iAPF baseado em registro de EEG com 22 canais (inclui Cpz), referenciados em AA, 2 minutos com olhos fechados e 2 minutos com olhos abertos (olhar fixo em ponto vermelho). iAPF: pico mais alto na banda entre 7-13Hz no eletrodo Fz.


7. Corlier J, Carpenter LL, Wilson AC, Tirrell E, Gobin AP, Kavanaugh B, Leuchter AF. The relationship between individual alpha peak frequency and clinical outcome with repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS) treatment of Major Depressive Disorder (MDD). Brain Stimul. 2019 Nov-Dec;12(6):1572-1578. doi: 10.1016/j.brs.2019.07.018. Epub 2019 Jul 25. PMID: 31378603.

Nota: primeiro estudo, em amostra de 147 pacientes, que demonstrou associação entre a distância ao iAPF (em F3, banda 7-13Hz, épocas de 4s, olhos fechados) e a taxa de resposta a rTMS 10Hz F3. A subset of the sample had EEG collected with a sparse montage of 8 dry comb electrodes in a neoprene cap (F3, FP1, FPZ, FP2, FZ, CZ, PZ, OZ).


8. Caulfield KA, Brown JC. The Problem and Potential of TMS' Infinite Parameter Space: A Targeted Review and Road Map Forward. Frontiers in Psychiatry. 2022 ;13:867091. DOI: 10.3389/fpsyt.2022.867091. PMID: 35619619; PMCID: PMC9127062.


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