Intermittent theta burst stimulation (iTBS) in the treatment of anxiety disorders – From neurobiological underpinnings to clinical applications

Abstract

The present work has been dedicated to the investigation of iTBS as a qualified treatment option in the therapy of anxiety disorders. The theoretical background to this research question was the imbalance of the fear network, characterised by prefrontal hypoactivation and hyperactivation of e.g. the amygdala which has been repeatedly reported in the literature. Moreover, the ability of rTMS and, within this context iTBS, to distinctly modulate cortical activation patterns in a non-invasive manner has been demonstrated in multiple studies as well as clinical case reports before. Drawing the conclusion from these findings, we designed two studies, whereby each addressed a different possible application of iTBS in the treatment of anxiety disorders. Hence, the first study examined the effects of repeated (sham-controlled) iTBS administration as an add-on tool during the time course of standardized CBT (15 sessions conducted during the first three weeks) in a group of patients suffering from panic disorder with or without agoraphobia. The second study on the other side, focused on the one-time iTBS effect on anxiety symptoms (subjectively perceived fear as well as behavioural and psychophysiological symptoms) prior to a fear-inducing situation in a group of spider phobic subjects. In both studies, prefrontal activation was recorded before as well as after iTBS treatment by means of fNIRS and finally compared to the prefrontal activation patterns of a healthy control group. In general, both studies could (1) replicate alterations within the fear network in terms of divergent prefrontal activation patterns compared to healthy controls. (2) Further, these deviations in prefrontal activity could partly be normalised after iTBS application. (3) However, clinical effects, in terms of a subjectively improved symptom reduction after verum iTBS could not be demonstrated in either of the studies. The following sections will discuss these results across both studies in more detail and finally draw conclusions for possible clinical applications.

Die vorliegende Arbeit hatte es zum Ziel zu untersuchen inwiefern die intermittierende Theta Burst Stimulation (iTBS) eine wirksame Therapiemöglichkeit in der Behandkung von Angststörungen darstellen könnte. Der theoretische Hintergrund dieser Fragestellung basierte dabei auf der Annahme eines in der Literatur häufig berichteten Ungleichgewichts des Angstnetzwerks, welches sich durch präfrontale Hypoaktivität sowie Hyperaktivität subkortikaler Strukturen wie beispielsweise der Amygdala auszeichnet. Darüberhinaus wurde die Fähigkeit der repetitiven transkraniellen Magnetstimulation (rTMS), wie in diese Falle der iTBS, umschriebene kortikale Aktivierungsmuster auf eine nicht-invasive Art und Weise zu modulieren in mehreren Studien sowie klinischen Fallberichten gezeigt. Aus diesen Befunden abgeleitet wurden zwei Studien konzipiert, wobei beide eine jeweils unterschiedliche potenzielle Anwendung der iTBS zur Behandlung von Angststörungen untersuchen sollte. Folglich beschäftigte sich die erste Studie mit der Wirkung einer wiederholten (plazebo-kontrollierten) iTBS Applikation als zusätzliche Unterstützung während dem Verlauf einer manualbasierten kognitiven Verhaltenstherapie (15 Sitzungen während der ersten drei Wochen) in einer Gruppe von Patienten mit Panikstörung mit und ohne Agoraphobie. Die zweite Studie wiederum konzentrierte sich auf den Einfluss einer einmaligen iTBS Anwendung vor einer angstauslösenden Situation auf die Symptome in einer Gruppe von Spinnenphobikern (subjektiv wahrgenommene Angst sowie Verhaltens- und psychophysiologische Korrelate). In beiden Studien wurde die präfrontale Aktivität sowohl vor als auch nach der iTBS Behandlung mit Hilfe der Nahinfrarotspektroskopie aufgezeichnet und schließlich mit den Aktivierungsmustern einer gesunden Kontrollstichprobe verglichen. Grundsätzlich konnten beide Studien Veränderungen im Angstnetzwerk hinsichtlich abweichender präfrontaler Aktivierungsmuster im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppe replizieren. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass diese Veränderungen sich nach iTBS Applikation teilweise normalisieren liesen. Eine klinische Verbesserung bezüglich einer subjektiv stärker ausgeprägte Symptomreduktion nach iTBS Anwendung konnte jedoch in keiner der beiden Studien nachgewiesen werden. Mögliche Gründe und Schlussfolgerungen für zukünftige Studien zur klinischen Anwendung von iTBS werden diskutiert.