Pubblicazioni

Motor network reorganization associated with rTMS-induced writing improvement in writer's cramp dystonia

Bukhari-Parlakturk, N.; Mulcahey, P. J.; Lutz, M. W.; Michael, A. M.; Peterchev, A. V.; Ghazi, R.; Huang, Z.; Dannhauer, M.; Termsarasabd, P.; Scott, B.; Simsek, Z. B.; Groves, S.; Lipp, M.; Fei, M.; Tran, T. K.; Wood, E.; Beynel, L.; Petty, C.; Voyvodic, J. T.; Appelbaum, L. G.; Al-Khalidi, H. R.; Davis, S. W.; Calakos, N.

Abstract:

Background: writer's cramp (WC) dystonia is an involuntary movement disorder with distributed abnormalities in the brain's motor network. Prior studies established the potential for repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to either premotor cortex (PMC) or primary somatosensory cortex (PSC) to modify symptoms. However, clinical effects have been modest with limited understanding of the neural mechanisms hindering therapeutic advancement of this promising approach. Objective: this study aimed to understand the motor network effects of rTMS in WC that correspond with behavioral efficacy. We hypothesized that behavioral efficacy is associated with modulation of cortical and subcortical regions of the motor network. Methods: in a double-blind, cross-over design, twelve WC participants underwent rTMS in one of three conditions (Sham-TMS, 10 Hz PSC-rTMS, 10 Hz PMC-rTMS) while engaged in a writing task to activate dystonic movements and measure writing fluency. Brain connectivity was evaluated using task-based fMRI after each TMS session. Results:10 Hz rTMS to PSC, but not PMC, significantly improved writing dysfluency. PSC-TMS also significantly weakened cortico-basal ganglia, cortico-cerebellum, and intra-cerebellum functional connectivity (FC), and strengthened striatal FC relative to Sham. Change in PSC and SPC BOLD activity were associated with reduced dysfluent writing behavior. Conclusions: 10 Hz rTMS to PSC improved writing dysfluency by redistributing motor network connectivity and strengthening somatosensory-parietal connectivity. A key signature for effective stimulation at PSC and improvement in writing dysfluency may be strengthening of intra-cortical connectivity between primary somatosensory and superior parietal cortices. These findings offer mechanistic hypotheses to advance the therapeutic application of TMS for dystonia.

Patologie/Applicazioni:

• Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS)

Anno:

2025

Tipo di pubblicazione:

Articolo

Parola chiave:

TMS; stimolazione magnetica transcranica; distonia focale della mano

Testata scientifica:

Brain stimulation

Mese:

02

Nota:

L’articolo esplora l'efficacia della stimolazione magnetica transcranica ripetitiva nel migliorare la scrittura nei pazienti con crampo dello scrivano, una forma di distonia focale della mano. La distonia del crampo dello scrivano si manifesta con contrazioni involontarie e posture anomale durante la scrittura, compromettendo la fluidità del movimento. Lo studio ha indagato gli effetti della rTMS a 10 Hz applicata a due aree cerebrali: la corteccia somatosensoriale primaria e la corteccia premotoria, confrontando i risultati con una condizione placebo. Dodici partecipanti con distonia sono stati sottoposti a una stimolazione mirata durante un compito di scrittura, mentre la connettività cerebrale è stata monitorata tramite risonanza magnetica funzionale (fMRI) prima e dopo il trattamento. I risultati hanno mostrato che la stimolazione della PSC, ma non della PMC, ha migliorato significativamente la fluidità della scrittura. Inoltre, la rTMS alla PSC ha modificato la connettività funzionale del network motorio, riducendo la comunicazione tra la corteccia e i gangli della base e aumentando la connettività tra PSC e la corteccia parietale superiore. Questi cambiamenti suggeriscono che l’efficacia della stimolazione dipende dalla riprogrammazione delle reti motorie e somatosensoriali, piuttosto che dalla semplice attivazione della corteccia motoria. Tutte le stimolazioni sono state eseguite utilizzando una bobina A/P Cool B65 collegata a uno stimolatore magnetico MagPro R30 della MagVenture. Gli autori sottolineano come queste scoperte possano guidare futuri sviluppi terapeutici, suggerendo che la personalizzazione della stimolazione cerebrale in base ai circuiti disfunzionali specifici di ciascun paziente potrebbe migliorare l’efficacia del trattamento. Con ulteriori ricerche, la rTMS potrebbe rappresentare una strategia clinica innovativa per il trattamento delle distonie focali e di altri disturbi del movimento.

DOI:

10.1016/j.brs.2025.02.005