Post-traumatic stress disorder (PTSD) is a chronic detrimental anxiety disorder originated from exaggerate fear memory after a traumatic event. Impaired extinction of fear memory has been hypothesized for a tentative pathophysiology of PTSD based on dysfunction in the medial prefrontal cortex (mPFC) observed in functional neuroimaging studies of PTSD patients. Electrical stimulation of mPFC paired with extinction learning facilitated fear extinction in rats, but not unpaired one. Therefore, transcranial magnetic stimulation (TMS) paired with traumatic reminder was suggested as a potential treatment for PTSD. However, there was no clinical and preclinical study examining the effect of TMS paired with trauma-reminding cue presentation. We examined the effect of 10 Hz repetitive TMS paired with conditioned fear stimulus (CS) in fear memory extinction of rats, and one administered right after or before extinction learning. Only TMS paired with CS reduced fear response compared to sham control on the day of stimulation and the following day. No effect was observed for TMS given several minutes after or before fear extinction. Therefore, TMS paired with traumatic reminder can be a potential treatment for PTSD patients more effective than conventional TMS and exposure therapy. More generally, these results indicate that TMS paired with cognitive intervention such as fear extinction can have specific effect, possibly by transient modulation of neural activity underlying ongoing cognitive process.
외상후 스트레스 장애(PTSD)는 끔찍한 외상 경험 이후 과도한 공포 기억으로 인해 지속적인 후유증을 겪는 심각한 불안장애이다. 최근 PTSD 환자를 대상으로 한 기능 뇌영상 연구에서 내전전두엽 (medial prefrontal cortex)의 활성 저하가 일관되게 보고되고 있으며, 이로써 내전전두엽이 관여하는 공포 기억 소거에서의 장애가 PTSD의 기저 병리 중 하나로 제기되었다. 한편 쥐를 이용한 실험에서 학습된 공포 자극에의 노출과 함께 내전전두엽에 전기 자극을 가했을 때, 공포 기억 소거가 현저히 향상되었으며, 이에 따라 경두개 자기자극술 (Transcranial magnetic stimulation, TMS)과 외상 기억 관련 자극에의 노출을 결합하는 것이 PTSD 치료에서 새로운 가능성으로 제안되었다. 그러나 현재까지 외상 기억 자극과 결합된 TMS가 전기 자극과 같이 유효한 지는 아직 밝혀진 바 없다. 본 연구에서는 쥐를 동물 모델로 TMS가 공포 기억 소거에 미치는 영향을 실험하였다. TMS를 학습된 공포 자극과 함께 가했을 때만 허위자극 그룹에 비교해 공포 기억의 소거가 향상되었으며, TMS를 공포 소거 학습 전이나 후에 가했을 때는 허위자극 그룹에 비해 유의한 차이가 없었다. 따라서 공포 기억 자극과 결합된 TMS는 기존의 단순 TMS와 다른 특이적 효과를 지니며, 이는 외상후 스트레스 장애 치료에 보다 효과적일 것으로 예상된다. 또한 보다 일반적으로 TMS를 이와 같은 인지적 조작과 결합시켰을 때, 인지 과정 기저의 신경활동을 일시적으로 조절하여 단순 TMS와 다른 특이적 효과를 유발할 가능성이 있음을 추정할 수 있다.
