New antidepressant treatments are needed that are effective, rapid acting, safe, and tolerable. Intermittent theta-burst stimulation (iTBS) is a noninvasive brain stimulation treatment that has been approved by the U.S. Food and Drug Administration for treatment-resistant depression. Recent methodological advances suggest that the current iTBS protocol might be improved through 1) treating patients with multiple sessions per day at optimally spaced intervals, 2) applying a higher overall pulse dose of stimulation, and 3) precision targeting of the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) to subgenual anterior cingulate cortex (sgACC) circuit. The authors examined the feasibility, tolerability, and preliminary efficacy of Stanford Accelerated Intelligent Neuromodulation Therapy (SAINT), an accelerated, high-dose resting-state functional connectivity MRI (fcMRI)-guided iTBS protocol for treatment-resistant depression.Twenty-two participants with treatment-resistant depression received open-label SAINT. fcMRI was used to individually target the region of the left DLPFC most anticorrelated with sgACC in each participant. Fifty iTBS sessions (1,800 pulses per session, 50-minute intersession interval) were delivered as 10 daily sessions over 5 consecutive days at 90% resting motor threshold (adjusted for cortical depth). Neuropsychological testing was conducted before and after SAINT.One participant withdrew, leaving a sample size of 21. Nineteen of 21 participants (90.5%) met remission criteria (defined as a score <11 on the Montgomery-Åsberg Depression Rating Scale). In the intent-to-treat analysis, 19 of 22 participants (86.4%) met remission criteria. Neuropsychological testing demonstrated no negative cognitive side effects.SAINT, an accelerated, high-dose, iTBS protocol with fcMRI-guided targeting, was well tolerated and safe. Double-blinded sham-controlled trials are needed to confirm the remission rate observed in this initial study.

Depression is the leading cause of disability worldwide, and half of patients with depression have treatment-resistant depression. Intermittent theta-burst stimulation (iTBS) is approved by the U.S. Food and Drug Administration for the treatment of treatment-resistant depression but is limited by suboptimal efficacy and a 6-week duration. The authors addressed these limitations by developing a neuroscience-informed accelerated iTBS protocol, Stanford neuromodulation therapy (SNT; previously referred to as Stanford accelerated intelligent neuromodulation therapy, or SAINT). This protocol was associated with a remission rate of ∼90% after 5 days of open-label treatment. Here, the authors report the results of a sham-controlled double-blind trial of SNT for treatment-resistant depression.Participants with treatment-resistant depression currently experiencing moderate to severe depressive episodes were randomly assigned to receive active or sham SNT. Resting-state functional MRI was used to individually target the region of the left dorsolateral prefrontal cortex most functionally anticorrelated with the subgenual anterior cingulate cortex. The primary outcome was score on the Montgomery-Åsberg Depression Rating Scale (MADRS) 4 weeks after treatment.At the planned interim analysis, 32 participants with treatment-resistant depression had been enrolled, and 29 participants who continued to meet inclusion criteria received either active (N=14) or sham (N=15) SNT. The mean percent reduction from baseline in MADRS score 4 weeks after treatment was 52.5% in the active treatment group and 11.1% in the sham treatment group.SNT, a high-dose iTBS protocol with functional-connectivity-guided targeting, was more effective than sham stimulation for treatment-resistant depression. Further trials are needed to determine SNT's durability and to compare it with other treatments.

Abstract Major depressive disorder (MDD) is prevalent and debilitating, and development of improved treatments is limited by insufficient understanding of the neurological changes associated with disease remission. In turn, efforts to elucidate these changes have been challenging due to disease heterogeneity as well as limited effectiveness, delayed onset, and significant off-target effects of treatments. We developed a form of repetitive transcranial magnetic stimulation of the left dorsolateral prefrontal cortex (lDLPFC) that in an open-label study was associated with remission from MDD in 90% of individuals in 1-5 days (Stanford Accelerated Intelligent Neuromodulation Therapy, SAINT). This provides a tool to begin exploring the functional connectivity (FC) changes associated with MDD remission. Resting-state fMRI scans were performed before and after SAINT in 18 participants with moderate-to-severe, treatment-resistant MDD. FC was determined between regions of interest defined a priori by well-described roles in emotion regulation. Following SAINT, FC was significantly decreased between subgenual cingulate cortex (sgACC) and 3 of 4 default mode network (DMN) nodes. Significant reductions in FC were also observed between the following: DLPFC-striatum, DLPFC-amygdala, DMN-amygdala, DMN-striatum, and amygdala-striatum. Greater clinical improvements were correlated with larger decreases in FC between DLPFC-amygdala and DLPFC-insula, as well as smaller decreases in FC between sgACC-DMN. Greater clinical improvements were correlated with lower baseline FC between DMN-DLPFC, DMN-striatum, and DMN-ventrolateral prefrontal cortex. The multiple, significant reductions in FC we observed following SAINT and remission from depression support the hypothesis that MDD is a state of hyper-connectivity within these networks, and rapid decoupling of network nodes may lead to rapid remission from depression. Significance statement Major depressive disorder is common and debilitating. It has been difficult to study the brain changes associated with recovery from depression, because treatments take weeks-to-months to become effective, and symptoms fail to resolve in many people. We recently developed a type of magnetic brain stimulation called SAINT. SAINT leads to full remission from depression in 90% of people within 5 days. We used SAINT and functional magnetic resonance imaging to determine how the brain changes with rapid remission from depression. We found changes in areas of the brain associated with emotion regulation. This provides a significantly clearer picture of how the non-depressed brain differs from the depressed brain, which can be used to develop rapid and effective treatments for depression.

Background Current treatments for depression are limited by suboptimal efficacy, delayed response, and frequent side effects. Intermittent theta-burst stimulation (iTBS) is a non-invasive brain stimulation treatment that is FDA-approved for treatment-resistant depression (TRD). Recent methodological advancements suggest iTBS could be improved through 1) treating with multiple sessions per day at optimally-spaced intervals, 2) applying a higher overall pulse-dose of stimulation and 3) precision targeting of the left dorsolateral prefrontal cortex (L-DLPFC) to subgenual anterior cingulate cortex (sgACC) circuit. We examined the feasibility, tolerability, and preliminary efficacy of an accelerated, high-dose, resting-state functional connectivity MRI (fcMRI)-guided iTBS protocol for TRD termed ‘Stanford Accelerated Intelligent Neuromodulation Therapy (SAINT)’.Methods Twenty-one participants with TRD received open-label SAINT. FcMRI was used to individually target the region of L-DLPFC most anticorrelated with sgACC. Fifty iTBS sessions (1800 pulses per session, 50-minute inter-session interval) were delivered as 10 daily sessions over 5 consecutive days at 90% resting motor threshold (adjusted for cortical depth). Neuropsychological testing was conducted before and after SAINT.Results Nineteen of 21 participants (90.48%) met criteria for remission (≤10 on the Montgomery-Åsberg Depression Rating Scale) immediately after SAINT. Neuropsychological testing demonstrated no negative cognitive side-effects. There were no seizures or other severe adverse events.Discussion Our accelerated, high-dose, iTBS protocol with fcMRI-guided targeting (SAINT) was well tolerated and safe. Efficacy was strikingly high, especially for this treatment-resistant population. Double-blinded sham-controlled trials are required to confirm the high remission rate found in this initial study.Trial registration ClinicalTrials.gov [NCT03240692][1] [1]: /lookup/external-ref?link_type=CLINTRIALGOV&access_num=NCT03240692&atom=%2Fbiorxiv%2Fearly%2F2019%2F08%2F06%2F581280.atom

Motion of the pelvis throughout a step predicts step width during human walking. This behavior is often considered an important component of ensuring bipedal stability, but can be disrupted in populations with neurological injuries. The purpose of this study was to determine whether a novel force-field that exerts mediolateral forces on the legs can manipulate the relationship between pelvis motion and step width, providing proof-of-concept for a future clinical intervention. We designed a force-field able to: 1) minimize the delivered mediolateral forces (Transparent mode); 2) apply mediolateral forces to assist the leg toward mechanically-appropriate step widths (Assistive mode); and 3) apply mediolateral forces to perturb the leg away from mechanically-appropriate step widths (Perturbing mode). Neurologically-intact participants were randomly assigned to either the Assistive group (n=12) or Perturbing group (n=12), and performed a series of walking trials in which they interfaced with the force-field. We quantified the step-by-step relationship between mediolateral pelvis displacement and step width using partial correlations. Walking in the Transparent force-field had a minimal effect on this relationship. However, force-field assistance directly strengthened the relationship between pelvis displacement and step width, whereas force-field perturbations weakened this relationship. Both assistance and perturbations were followed by short-lived effects during a wash-out period, in which the relationship between pelvis displacement and step width differed from the baseline value. The present results demonstrate that the link between pelvis motion and step width can be manipulated through mechanical means, which may be useful for retraining gait balance in clinical populations.