Neuroimaging-guided TMS-based treatment of addiction
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Electrical Engineering |
Bachelor's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Language
en
Pages
33
Series
Abstract
Addiction is a serious and diverse disorder that causes significant harm to individual’s health, and consequently to society. Addiction may involve substances, such as alcohol, or behaviors, such as compulsive gambling and video gaming. Current treatment approaches include detoxification, medication, and therapy. These are insufficient, as they do not account for the individual effects of addiction on the brain. Moreover, treatment methods effective for substance use disorder (SUD) are frequently applied directly to behavioral addictions (BA), even though the similarity between these conditions is not fully understood. Transcranial magnetic stimulation (TMS) may offer a new potential treatment alternative. This bachelor’s thesis considers the possibilities and limitations of TMS in addiction treatment based on the current neuroimaging findings. Developing more effective therapeutic approaches requires understanding how brain circuits change as addiction progresses. Reward, stress, and executive-control are key mechanisms of the brain, and imbalance between them may maintain the cycle of addiction. Studying large-scale brain networks can provide valuable insight into the individual neural alterations associated with addiction. Neuroimaging, such as anatomical, functional and structural MRI enables safe and repeated monitoring of these changes directly in the human brain, and identifying such individual alterations is essential for designing effective treatments by means of brain stimulation. TMS is a non-invasive treatment method in which a coil placed on the scalp generates a rapidly changing magnetic field. This magnetic field induces an electric current in cortical neurons, allowing their activity to be either increased or decreased depending on the stimulation frequency. A key question is how neuroimaging could be used to personalize TMS targeting, as there are substantial individual differences in brain structure and function. This literature review highlights that addiction is a neurobiological disorder of large-scale brain networks. Although substance and behavioral addictions share many features, SUDs affect deeper brain structures more strongly due to direct pharmacological stimulation. This fact stresses the need to develop customized treatment approaches for BAs only. Neuroim-aging can reveal individual neural changes, enabling more precise TMS targeting. When accurately targeted, TMS can reduce craving and addictive behaviors, as well as improve impulse control and decision-making. Neuroimaging-guided TMS represents a highly prom-ising non-invasive treatment approach. However, its optimal parameters, dosing, network targeting, and treatment duration require further investigation.Addiktio on vakava ja monimuotoinen sairaus, joka aiheuttaa merkittäviä haittoja yksilön ter-veydelle ja sitä kautta yhteiskunnalle. Addiktio voi kohdistua joko päihteisiin, kuten alkoholiin, tai käyttäytymiseen, kuten pakonomaiseen uhka- ja videopelaamiseen. Nykyisin yleisimmät addiktion hoitomuodot ovat vieroitus, lääkkeet ja terapia. Nämä eivät ole riittävän tehokkaita, sillä ne eivät ota huomioon addiktion yksilöllisiä vaikutuksia aivoihin. Lisäksi päihdehäiriössä toimivaksi todettuja hoitomuotoja siirretään usein suoraan käyttäytymisaddiktioiden hoitoon, vaikka näiden kahden tilan samankaltaisuudesta ei olla täysin varmoja. Transkraniaalinen magneettistimulaatio (TMS) voi olla uusi potentiaalinen hoitovaihtoehto. Tämä kandidaatintyö tarkastelee TMS-hoidon mahdollisuuksia ja rajoituksia. Tehokkaampien hoitomenetelmien kehittäminen edellyttää ymmärrystä siitä, miten aivo-piirien toiminta muuttuu addiktion edetessä. Palkkio-, stressi- ja kontrollipiirit ovat aivojen keskeisiä säätelymekanismeja, ja niiden välinen epätasapaino ylläpitää addiktiokierrettä. Lisäksi aivoverkkojen tarkastelu voi antaa arvokasta tietoa addiktion yksilöllisistä muutoksista aivoissa. Neurokuvantaminen mahdollistaa näiden muutosten turvallisen ja toistuvan seurannan suoraan ihmisen aivoissa. Henkilökohtaisten muutosten tunnistaminen on olennaista toimivien hoitomenetelmien kehittämiselle. TMS on ei-invasiivinen hoitomenetelmä, jossa pään pinnalle asetettu kela tuottaa nopeasti vaihtuvan magneettikentän. Tämä magneettikenttä indusoi sähkövirran aivokuoren hermosoluissa, jolloin niiden aktiivisuutta voidaan joko lisätä tai vähentää riippuen stimulaation taajuudesta. Keskeinen kysymys on, kuinka neurokuvantamista voidaan hyödyntää TMS-hoidon yksilöllistämisessä, sillä aivojen rakenteessa ja toiminnassa on merkittäviä yksilöllisiä eroja. Kirjallisuustutkimuksen perusteella havaittiin, että addiktio on neurobiologinen aivover-kostotason sairaus. Vaikka päihde- ja käyttäytymisriippuvuudet jakavat monia yhteisiä piirteitä, päihdehäiriöt vaikuttavat laajemmin ja vahvemmin syvempiin aivorakenteisiin suoran farmakologisen stimuloinnin vuoksi. Tämä korostaa tarvetta kehittää käyttäytymisriippuvuuksille omia, niille suunnattuja hoitomenetelmiä. Neurokuvantamismenetelmien avulla voidaan saada selville yksilölliset aivomuutokset, jotta TMS-hoitoa voidaan kohdentaa tarkemmin. Oikein kohdistettuna TMS-hoito vähentää himoa ja addiktiivista käyttäytymistä sekä parantaa impulssikontrollia ja päätöksentekoa. Neurokuvantamisen ohjaama TMS-hoito on erittäin lupaava ei-invasiivinen menetelmä, mutta sen optimaaliset parametrit, kohdeverkostot ja hoidon kesto vaativat vielä lisää tutkimusta.Description
Supervisor
Turunen, MarkusThesis advisor
Lioumis, PantelisIlmoniemi, Risto