Transkraniell magnetisk stimulering

Skjematisk fremstilling av den transkraniale magnetiske stimuleringen

Den transkraniale magnetiske stimuleringen ( transkraniell bare noe sånt som "ved hodeskallen") TMS , en teknologi der sterke med er magnetiske områder av hjernen begge stimuleres som også kan inhiberes. Dette gjør TMS til et nyttig verktøy i nevrovitenskapelig forskning. I tillegg brukes transkraniell magnetisk stimulering i begrenset grad i nevrologisk diagnostikk eller foreslått for behandling av nevrologiske sykdommer som tinnitus , apopleksi , epilepsi eller Parkinsons sykdom , så vel som i psykiatri for behandling av affektive lidelser , spesielt depresjon , men også fra schizofreni . Fra studier som er utført så langt, kan antidepressiv effektivitet av rTMS også bevises ved en serie metaanalyser , som samlet viser antidepressiv effektivitet av transkraniell magnetisk stimulering med høyt bevis. Prosedyren ble inkludert i de nasjonale retningslinjene for helsevesenet.

Historien om TMS

Første transcranial ( v. Lat. = Transcranial gjennom skallen gjennom ) magnetisk stimulering når legen og fysikeren Jacques-Arsène d'Arsonval slutten av 1800-tallet ved Collège de France i Paris . Han brukte høyspenningsspoler , som de som ble brukt i elektriske kraftstasjoner, for å stimulere seg selv og fagene sine, og var dermed i stand til å bevise at et skiftende magnetfelt induserer en strøm av strøm i menneskelig vev . Dette ble etterfulgt av eksperimenter med veldig store spoler, hovedsakelig utført i selveksperimenter , som ofte fullstendig lukket hodet til testpersonene. Testpersonene så livlig fosfen ( magnetofosfen ) og opplevde sirkulasjonsforstyrrelser og svimmelhetsanfall opp til bevissthetstap . Nyere forskning antar at de observerte effektene ikke oppsto gjennom stimulering av hjernen, men gjennom direkte stimulering av synsnervene og netthinnen.

Ved University of Sheffield introduserte Anthony Barker den moderne varianten av transkraniell magnetisk stimulering i 1985. Det kan spores tilbake til den tekniske utviklingen av høytytende kondensatorer og bruker mye mindre spoler som bare stimulerer hjernebarken i et lite område. Siden den gang har magnetisk stimulering av hjernebarken nær hodeskallen vært praktisk talt ubehagelig for testpersoner eller pasienter og teknisk sett (henviser til Sherlock Holmes ) "enkelhet i seg selv" .

tekniske grunnleggende

TMS bruker det fysiske prinsippet om elektromagnetisk induksjon. En magnetisk spole plassert tangentielt på hodeskallen genererer et kort magnetfelt med en varighet på 200 til 600 µs med en magnetisk flytdensitet på opptil 3  Tesla . Den resulterende endringen i elektrisk potensial i hjernebarken forårsaker en depolarisering av nevroner med utløsende virkningspotensialer . Som en første tilnærming reduseres styrken til dette elektriske feltet eksponentielt med avstanden fra spolen og avhenger av egenskapene til kondensatorstrømmen og spolen . Den nåværende i spolen når mer enn 15.000 ampere . Det brukes såkalte rundspoler og dobbeltspoler. Sistnevnte består av to runde spoler som berører eller overlapper hverandre ved kanten. Som et resultat blir magnetfeltet til begge underspolene overlagret i den midterste delen av spolen og dermed forsterket. På grunn av sin form er doble spoler også kjent som figur av åtte eller sommerfuglspoler.

I elektrotekniske termer skiller vanlige magnetiske stimulatorer generelt mellom monofasiske og bifasiske kretser. En oscillerende krets er lukket av en tyristor . Strømretningen reverseres etter en halv periode. I den monofasiske kretsen endrer kondensatoren sin polaritet etter kvart svingning og kan derfor ikke lades opp av den nåværende svingende ryggen. I stedet blir strømmen spredt via en diode og en motstand . I kontrast, i den bifasiske kretsen, lades kondensatoren av strømmen som svinger tilbake. I spolen resulterer derfor en eksponentielt forfallende strøm i den monofasiske kretsen, og i den bifasiske kretsen en strøm som ligner på en dempet sinusformet svingning .

Det skilles også mellom stimulering med individuelle magnetfeltpulser og stimulering med pulsutbrudd, såkalt repetitiv magnetisk stimulering (rTMS). Hovedsakelig bifasisk strømpulsform brukes til rTMS. I dag er salvo på opptil 100 Hz teknisk mulig. RTMS er nå først og fremst begrenset av oppvarming av spolen. Det pågår arbeid med utvikling av avkjølte spoler.

effekt

Magnetisk stimulering fører til utløsende handlinger i hjernen . Til tross for intensiv forskning siden introduksjonen av metoden i 1985, er den nøyaktige mekanismen fortsatt ikke helt forstått.

Over en viss magnetfeltstyrke genereres et tilstrekkelig sterkt elektrisk felt i hjernebarken nær hodeskallen for å depolarisere nevroner . Denne depolarisasjonen vil mest sannsynlig finne sted på aksonen . Hvis det induserte elektriske feltet går i retning av aksonen, er den nødvendige magnetfeltstyrken den minste. Dermed er retningen for depolarisering avgjørende for å forhindre storbølgedepolarisering, som kan initiere både den endokrine husholdningen og kroppens egne vasoaktive autakoider . Den magnetiske feltstyrken som er nødvendig for å ha en virkning på nervecelle kalles eksitasjon terskel i nevrofysiologi . Nerveender, grener og spesielt svinger har en spesielt lav eksitasjonsterskel.

applikasjon

TMS brukes i nevrovitenskapelig forskning , i nevrologi og i psykiatri . Den kortsiktige forstyrrelsen av en liten hjerneområde for å undersøke dens fysiologiske funksjon er av spesiell vitenskapelig interesse. For eksempel kan magnetisk stimulering brukes til å utløse muskelsvingninger over motorisk cortex , og fosfener og scotomas kan genereres over den visuelle cortexen . RTMS for hjerneregioner som er ansvarlige for språk kan føre til en forverring av fagens evne til å uttrykke seg i noen minutter.

Kliniske applikasjoner er for det meste begrenset til enkeltimpulser over motorisk cortex eller til repeterende stimulering:

  • RTMS (repeterende TMS) kan føre til tilvenning av stimuleringen, noe som kan føre til en langsiktig endring i hjernebarkens aktivitet i det stimulerte området. For eksempel kan rTMS i motorisk cortex svekke mobiliteten til testpersoner i noen minutter. Man kan også endre aktiviteten til prefrontal cortex , som man prøver å bruke i behandlingen av depresjon i psykiatrien. Den antidepressive effekten sies å vare i noen dager hos pasienten, men er ikke tilstrekkelig vitenskapelig bevist. I motsetning til elektrokonvulsiv terapi (ECT) er det av plausible årsaker ingen dobbeltblind studie mulig med rTMS: For justering brukes 100 - 110% av motorens terskel (avhengig av studien) . Med rTMS prøver man - uten risiko for ECT - å behandle terapi-ildfast depresjon med en frekvens på 10 Hz (tilsvarer alfa-rytmen til hjernebølgene i avslapningstilstand) i forskjellige "tog" (sekvenser) med forskjellige tall av økter. Ved schizofreni brukes en stimuleringsfrekvens på rundt 1 Hz. (Se sammendrag via pubmed.gov)

I vitenskapelig forskning er bruksområdet større.

Et grunnleggende problem med stimulering av TMS er den romlige oppløsningen. Det er uklart i hvilken grad tilkoblede regioner stimuleres av stimulering av en målregion. Det er derfor vanskelig å komme med uttalelser om den eksklusive rollen til et stimulert område av hjernen. Et annet problem oppstår fra det faktum at TMS-stimuleringer ennå ikke kan standardiseres med hensyn til intensiteten: Standardiseringen av stimuleringen ved hjelp av ovennevnte forhold til motorterskelen er tvilsom, da denne grenseverdien ikke viser noen korrelasjon i andre hjerneområder innenfor samme hode. Så du vet ikke hvor sterkt et bestemt område ble stimulert, ikke engang om motorterskelen er gitt som referanse. Når du bruker stimuleringsprotokollene beskrevet nedenfor, er det ofte motstridende resultater som kan variere fra studie til studie så vel som fra emne til emne. Hjernens komplekse strukturer er sannsynligvis påvirket på mange måter av forskjellige protokoller, slik at presise uttalelser om virkemåten til individuelle protokoller ennå ikke har vært mulig:

  • Ved hjelp av enkeltimpulser kan hjerneområder påvirkes på en veldefinert og kontrollert måte. Dette gjør det mulig å forstyrre direkte visse behandlingstrinn (f.eks. I det visuelle systemet) og dermed bestemme disse behandlingstrinnene nøyaktig når det gjelder tid (i forhold til presentasjonen av stimulansen). Ulempen med enkeltpulsen er dens lave energi, slik at ofte bare veldig svake stimuli kan forstyrres i behandlingen eller forstyrrelsen er veldig liten.
  • Med en dobbel puls (paret puls) beholdes en stor del av den tidsmessige presisjonen, innflytelsen på nevral prosessering er mye større.
  • Den såkalte theta-burst-stimuleringen har vist seg å være nyttig tidligere på grunn av dens egnethet for langsiktig potensering for å forbedre styrken av nevronale forbindelser. Theta-burst-stimulering består av flere korte bursts (fra 50–100 Hz i 100–1000 ms), som er skilt fra hverandre med et lengre tidsintervall (sekunder). Hjerneregioner er sannsynligvis en del av et nettverk når aktiviteten deres er mer synkronisert etter theta-burst-stimulering enn før.
  • Repetitiv stimulering (rTMS) brukes i forskning på en lignende måte som i klinisk anvendelse.
  • En annen mulighet, som igjen kan bestå av noen av de listede applikasjonene, er samtidig stimulering av forskjellige hjerneområder med to eller flere spoler for å kunne studere områdets innflytelse på hverandre eller deres rolle i et nettverk.

Risiko og bivirkninger

Testpersoner og pasienter som står overfor TMS, bør snakke med behandlende lege om risiko og bivirkninger . Risikoen og bivirkningene som er beskrevet her, kan bare gi en oversikt. Den behandlende legen må i hvert enkelt tilfelle avgjøre om en person er egnet for TMS eller ikke.

Siden introduksjonen av magnetisk stimulering i 1985 er det knapt observert noen bivirkninger. Den vanligste bivirkningen er midlertidig hodepine, som hovedsakelig oppstår når muskler stimuleres. Fremfor alt bør den svært sjeldne utløsningen av et epileptisk anfall i rTMS unngås. Derfor ble det i 1998, i enighet fra forskjellige forskere, utarbeidet strenge applikasjonsregler for TMS for å minimere risikoen, f.eks. B. ved å ekskludere utsatte personer fra vitenskapelige eksperimenter. Imidlertid har nyere protokoller med sterkere effekt, som theta-burst-stimulering, ennå ikke blitt tatt i betraktning i denne konsensusen, noe som betyr at risikoen for slike stimuleringer hittil har vært vanskeligere å beregne.

litteratur

  • AT Barker, R. Jalinous, IL Freeston: Ikke-invasiv magnetisk stimulering av menneskelig motorisk cortex. I: The Lancet . 1, 1985, s. 1106-1107.
  • S. Groppa, M. Peller, HR Siebner: Funksjonell diagnose av kortikomotoriske veier med transkraniell magnetisk stimulering: en introduksjon. I: Klin Neurophysiol. 41 (1), 2010, s. 12-22.
  • T. Zyss: Vil elektrokonvulsiv terapi indusere anfall: magnetisk hjernestimulering som hypotese om en ny psykiatrisk terapi. I: Psychiatr Pol. 26 (6), 1992, s. 531-541.
  • G. Höflich et al.: Anvendelse av transkraniell magnetisk stimulering ved behandling av medikamentresistent alvorlig depresjon: en rapport om to tilfeller. I: Hum Psychopharmacol. 8, 1993, s. 361-365.
  • P. Fox et al.: Imaging human intracerebral connectivity av PET under TMS. I: Neuroreport. 8, 1997, s. 2787-2791.
  • SA Brandt, CJ Ploner, BU Meyer: Repetitiv transkraniell magnetisk stimulering. I: Nevrolog. 68, 1997, s. 778-784.
  • T. Paus et al.: Doseavhengig reduksjon av hjerneblodstrøm under rask transkraniell magnetisk stimulering av den menneskelige sensorimotoriske cortex. I: J Neurophysiol . 79 (2), 1998, s. 1102-1107.
  • A. Post, MB Muller, M. Engelmann, ME Keck: Gjentatt transkraniell magnetisk stimulering hos rotter: bevis for en nevrobeskyttende effekt in vitro og in vivo. I: European Journal of Neuroscience. 11 (9), 1999, s. 3247-3254.
  • GW Eschweiler, C. Plewnia, M. Bartels: Hvilke pasienter med stor depresjon drar nytte av prefrontal repeterende magnetisk stimulering. I: Fortschr Neurol Psychiatr. 69 (9), 2001, s. 402-409.
  • S. Evers, K. Hengst, PW Pecuch: Virkningen av repeterende transkraniell magnetisk stimulering på hypofysehormonnivåer og kortisol hos friske personer. I: J Affect Disord. 66 (1), 2001, s. 83-88.
  • AP Strafella, T. Paus, J. Barrett, A. Dagher: Gjentatt transkraniell magnetisk stimulering av den menneskelige prefrontale cortex induserer dopaminfrigjøring i kaudatkjernen. I: J Neurosci. 21 (15), 2001, s. RC157.
  • S. Smesny et al: Repetitiv transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) i akutt og langvarig terapi for terapiresistent depresjon. I: Nevrolog. 72 (9), 2001, s. 734-738.
  • MP Szuba et al: Akutt humør og skjoldbruskstimulerende hormoneffekter av transkraniell magnetisk stimulering ved alvorlig depresjon. I: Biolpsykiatri. 50 (1), 2001, s. 22-27.
  • W. Peschina, A. Conca, P. Konig, H. Fritzsche, W. Beraus: Lavfrekvent rTMS som en add-on antidepressiv strategi: heterogen innvirkning på 99m Tc-HMPAO og 18 F-FDG opptak som målt samtidig med dobbelt isotopisk SPECT-teknikk . Pilotstudie. I: Nucl Med Commun. 22 (8), 2001, s. 867-873.
  • S. Cohrs, F. Tergau, J. Korn, W. Becker, G. Hajak: Suprathreshold repeterende transkraniell magnetisk stimulering løfter skjoldbruskkjertelstimulerende hormon hos friske mannlige personer. I: J Nerv Ment Dis. 189 (6), 2001, s. 393-397.
  • F. Manes et al.: En kontrollert studie av repeterende transkraniell magnetisk stimulering som behandling av depresjon hos eldre. I: Int Psychogeriatr. 13 (2), 2001, s. 225-231.
  • AM Catafau et al.: SPECT-kartlegging av hjerneaktivitetsendringer indusert av repeterende transkraniell magnetisk stimulering hos deprimerte pasienter. En pilotstudie. I: Psychiatry Res.106 (3), 2001 30. mai, s. 151-160.
  • O. Seemann, G. Köpf: Bruk av repeterende transkraniell magnetisk stimulering i psykiatrien. I: NeuroDate. 3, 2002, s. 25-27.
  • GW Eschweiler, C. Plewnia, M. Bartels: Likheter og forskjeller mellom terapeutisk transkraniell magnetisk stimulering og elektrokonvulsiv terapi. I: Nevrologi. 22, 2003, s. 189-195.
  • G. Hajak, F. Padberg, U. Herwig, GW Eschweiler, S. Cohrs, B. Langguth, C. Schönfeldt-Lecuona, AJ Fallgatter, J. Höppner, C. Plewina, P. Eichhammer: Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (PDF ; 605 kB). I: Nevrologi. 1, 2005, s. 46-58.
  • A. Erhardt et al: Gjentatt transkraniell magnetisk stimulering øker frigjøringen av dopamin i nucleus accumbens skallet av morfin-sensibiliserte rotter under avholdenhet. I: Nevropsykofarmakologi . 2004; 9. juni, s. 2074-2080.
  • O. Seemann: repeterende transkraniell magnetisk stimulering. I: NeuroDate. 2006; 6, s. 13-14.
  • H. Siebner, U. Ziemann (red.): TMS-boka: Transkranielle Magnetstimulation . Springer-Verlag, 2007, ISBN 978-3-540-71904-5 .
  • LM Stewart et al: Motor- og fosfenterskler: en transkraniell magnetisk stimuleringskorrelasjonsstudie. I: Neuropsykologi. Volum 39, utgave 4, 2001, s. 415-419.
  • JP Lefaucheur et al: Evidensbaserte retningslinjer for terapeutisk bruk av repeterende transkraniell magnetisk stimulering (rTMS). I: Clin Neurophysiol. 125 (11), 2014 nov, s. 2150-2206. doi: 10.1016 / j.clinph.2014.05.021 .

Individuelle bevis

  1. R MC Ridding, JC Rothwell: Er det en fremtid for terapeutisk bruk av transkraniell magnetisk stimulering? I: Nature Reviews Neuroscience . 8, 2007, s. 559-567.
  2. ↑ LA Geddes: d'Arsonval, fysisk og oppfinner. I: IEEE Engineering in Medicine and Biology. Juli / august 1999, s. 118-122.
  3. ↑ AT Barker, R. Jalinous, IL Freeston: Ikke-invasiv magnetisk stimulering av menneskelig motorisk cortex. I: Lancet. 1, 1985, s. 1106-1107.
  4. ↑ M. Van den Noort, S. Lim, P. Bosch: Erkjenner risikoen for hjernestimulering i: Science . 346, 2014, s. 1307.

weblenker