Neurobiological mechanisms of repetitive transcranial magnetic stimulation on the underlying neurocircuitry in unipolar depression

Dialogues Clin Neurosci. 2011;13(1):139-45. doi: 10.31887/DCNS.2011.13.1/cbaeken.

Abstract

For nearly two decades now, transcranial magnetic stimulation (TMS) has been available as a noninvasive clinical tool to treat patients suffering from major depression. In this period, a bulk of animal and human studies examined TMS parameters to improve clinical outcome. However, the neurobiological mechanisms underlying mood changes remain an important focus of research. In addition to having an effect on neuroendocrinological processes, neurotransmitter systems, and neurotrophic factors, TMS may not only affect the stimulated cortical regions, but also those connected to them. Therefore, we will review current human data on possible neurobiological mechanisms of repetitive (r) TMS implicated in the deregulated neurocircuitry present in unipolar depression. Furthermore, as the rTMS application can be considered as a "top-down" neuronal intervention, we will focus on the neuronal pathways linked with the stimulated area and we will present an integrative model of action.

Desde hace casi dos décadas se dispone de la estimulación magnética transcraneal (EMT) como una herramienta clínica no invasora para tratar a los pacientes con depresión mayor. En este períod o se han examinado numerosos estudios clínicos y en animales acerca de los parámetros de la EMT para mejorar sus resultados clínicos. Sin embargo, los mecanismos neurobiológicos a la base de los cambios del ánimo siguen constituyendo un importante foco de investigación. Además de tener un efecto sobre los procesos neuroendocrinos, los sistemas de neurotransmisión y los factores neurotróficos, la EMT no solo puede afectar las regiones corticales estimuladas, sino también las que están conectadas con ellas. Por lo tanto, se revisarán los datos actuales en humanos acerca de los posibles mecanismos neurobiológicos de la EMT repetitiva que participan en los neurocircuitos disregulados de la depresión unipolar. Además, ya que la aplicación de la EMT repetitiva se puede considerar como una intervención neuronal “desde arriba hacia abajo”, la revisión se centrará en las vías neuronales relacionadas con el área estimulada y se presentará un modelo de acción integrador.

Depuis presque 20 ans, la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) constitue un outil clinique non invasif pour traiter les patients souffrant de dépression majeure. Pendant ce temps, un grand nombre d'études humaines et animales ont examiné les paramètres de la TMS afin d'en améliorer les résultats cliniques. Cependant, les mécanismes neurobiologiques sous-tendant les modifications de l'humeur restent un important sujet de recherche. Outre l'effet sur les processus neuroendocriniens, sur les systèmes de neurotransmission et les facteurs neurotrophiques, la TMS toucherait non seulement les régions corticales stimulées mais aussi celles qui lui sont connectées. Nous allons donc analyser les données humaines actuelles sur les mécanismes neurobiologiques possibles de la rTMS impliqués dans le dysfonctionnement des circuits neuronaux dans la dépression unipolaire. De plus, la rTMS pouvant être considérée comme une technique neuronale « descendante », nous nous consacrerons aux voies neuronales liées aux aires stimulées et nous présenterons un modèle d'action intégratif.

MeSH terms

  • Brain / pathology
  • Brain / physiology*
  • Brain Mapping
  • Depressive Disorder / pathology*
  • Depressive Disorder / therapy*
  • Humans
  • Nerve Net / physiology
  • Neural Pathways / physiology*
  • Neurobiology
  • Transcranial Magnetic Stimulation / methods*