Der Einfluss der ketamin-induzierten Herzratenänderung auf das "default-mode network" in der funktionellen Magnetresonanztomographie

Abstract

Seit kurzem ist Ketamin als Antidepressivum zugelassen, der genaue Wirkmechanismus ist bisher allerdings noch ungeklärt. Es gibt Hinweise, dass Ketamin einen Teil seiner Wirkung über die Aktivierung des Sympathikus entfaltet, da das Ansprechen auf die Therapie mit der Erhöhung der Herzrate korreliert. Zudem kommt es durch Ketamin zu einer Konnektivitätsänderung im default mode network (DMN) im anterioren cingulären cortex (ACC), der an der Regulation des Sympathikus beteiligt ist. In dieser placebo-kontrollierten randomisierten doppelblinden Studie soll daher der Einfluss der Herzratenänderung durch Ketamin auf die Konnektivität im DMN untersucht werden. Hierzu wurden 14 Probanden in zwei Sitzungen jeweils subanästhetisches Ketamin (erst ein Bolus von 0,1 mg/kg, dann eine Infusion mit 0,015625 mg/kg/min und einer Reduktion um 10% alle 10 min.) oder Placebo intravenös verabreicht und eine simultane EKG/ fMRTRuhemessung über 10,5 Minuten durchgeführt. Die Konnektivität des DMN wurde anhand der fMRT-Daten mittels „seed-based“ Analyse mit „seed“ im precuneus ausgewertet. Es zeigt sich unter Ketamin eine Abnahme der Konnektivität zum medialen präfrontalen Cortex (mPFC), der den ACC beinhaltet, und eine Zunahme der Konnektivität zum parietalen Cortex. Wird die Herzrate als Covariate der fMRT-Auswertung betrachtet, verschwindet die Konnektivitätsabnahme zum mPFC. Die Konnektivität im parietalen Cortex verändert sich nicht durch die Herzrate als Covariate. Es wird keine lineare Korrelation zwischen der Herzrate und der BOLD-Antwort zwischen den Probanden gefunden. Wir schlussfolgern, dass die individuelle Herzratenänderung durch Ketamin einen moderierenden Effekt auf die Konnektivität im mPFC haben könnte. In zukünftigen fMRTStudien sollte miteinbezogen werden, dass bei der Rauschkorrektur, wo Störfaktoren wie auch der Herzschlag herausgerechnet werden, auch ein Teil des Effekts herausgerechnet werden könnte.

Recently, Ketamine has been approved as an antidepressant, but its precise mechanism of action remains unclear. There is evidence suggesting that Ketamine exerts part of its effects through sympathetic activation, as the response to therapy correlates with an increase in heart rate. Additionally, there are connectivity changes in the default mode network (DMN), specifically in the anterior cingulate cortex (ACC), which is involved in sympathetic regulation. Therefore, in this placebo-controlled randomized double-blind study, we aimed to investigate the influence of Ketamine-induced changes in heart rate on DMN functional connectivity. Fourteen subjects participated in two sessions where they received either subanesthetic Ketamine (initial bolus of 0.1 mg/kg, followed by an infusion of 0.015625 mg/kg/min with a 10% reduction every 10 minutes) or placebo intravenously. Simultaneous EKG/fMRI restingstate measurements were performed for 10.5 minutes. A seed-based analysis was conducted for the DMN using a seed in the precuneus. The results revealed a decrease in connectivity to the medial prefrontal cortex (mPFC), which includes the ACC, and an increase in connectivity to the parietal cortex. When considering heart rate as a covariate in the fMRI analysis, the connectivity- decrease to the mPFC disappeared. However, heart rate as a covariate did not affect the connectivity in the parietal cortex. No linear correlation was found between heart rate and the BOLD response among subjects. In conclusion, our findings suggest that individual changes in heart rate induced by Ketamine have a moderating effect on mPFC connectivity within the DMN. In future fMRI studies, it is important to consider that the noise correction, which includes removing confounding factors such as heartbeats, could also remove a portion of the Ketamine-induced effects.