Stimulare magnetică transcraniană - Biologie
Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?
Antibiotice din bacterii
Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute
Busolă moleculară pentru alinierea celulelor
Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna
Democrația bibilicilor vultur
Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise
| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor
Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice
Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?
Stimulare magnetică transcraniană
stimulare magnetică transcraniană, mic de statura TMS, este o tehnologie care folosește câmpuri magnetice puternice pentru a stimula și a inhiba zonele creierului. Acest lucru face din TMS un instrument util în cercetarea neuroștiințifică. În plus, stimularea magnetică transcraniană este utilizată într-o măsură limitată în diagnosticul neurologic sau sugerată pentru tratamentul bolilor neurologice precum tinitus, apoplexie, epilepsie sau boala Parkinson, precum și în psihiatrie pentru tratamentul tulburărilor afective, mai presus de toate depresia, dar și din schizofrenie. Primele studii efectuate nu arată încă în ce măsură sunt justificate așteptările clinice uneori destul de mari de stimulare magnetică transcraniană. [1]
Istoria TMS
Primul transcranian (v. Latin transcranial = prin craniu) Medicul și fizicianul Jacques-Arsène d'Arsonval a realizat stimularea magnetică la sfârșitul secolului al XIX-lea la Collège de France din Paris. El a folosit bobine de înaltă tensiune, cum ar fi cele utilizate în centralele electrice, pentru a se stimula pe el și pe subiecții săi de testare, și a fost astfel capabil să demonstreze că un câmp magnetic în schimbare induce un flux de curent în țesuturile umane. Au urmat experimente cu bobine foarte mari, efectuate în principal în auto-experimente, care adesea au închis complet capul subiecților testați. Persoanele testate au văzut fosfen viu (magnetofosfen) și au prezentat tulburări circulatorii și atacuri de amețeală până la pierderea cunoștinței. Cercetări recente presupun că efectele observate nu au apărut prin stimularea creierului, ci prin stimularea directă a nervilor optici și a retinei. [2]
La Universitatea din Sheffield, Anthony Barker a prezentat varianta modernă a stimulării magnetice transcraniene în 1985. Acesta poate fi urmărit până la dezvoltarea tehnică a condensatorilor puternici și folosește bobine semnificativ mai mici, care stimulează doar cortexul cerebral într-o zonă mică. De atunci, stimularea magnetică a cortexului în apropierea craniului a fost aproape incomodă pentru subiecții sau pacienții testați și din punct de vedere tehnic (cu referire la Sherlock Holmes) „Simplitatea în sine”. [3]
elemente de bază tehnice
TMS folosește principiul fizic al inducției electromagnetice. O bobină magnetică plasată tangențial pe craniu generează un câmp magnetic scurt de 200 până la 600 µs cu o densitate a fluxului magnetic de până la 3 Tesla. Schimbarea rezultată a potențialului electric în cortexul cerebral în apropierea craniului determină depolarizarea neuronilor cu declanșarea potențialelor de acțiune. Ca primă aproximare, puterea acestui câmp electric scade exponențial odată cu distanța de la bobină și depinde de proprietățile curentului condensatorului și ale bobinei. Curentul din bobină atinge peste 15.000 de amperi. Se folosesc așa-numitele bobine rotunde și bobine duble. Acestea din urmă constau din două bobine rotunde, care se ating sau se suprapun pe margine. Ca rezultat, câmpul magnetic al ambelor sub-bobine este suprapus în partea de mijloc a bobinei și astfel este întărit. Datorită formei lor, bobinele duble sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de cifre de opt sau bobine fluture.
În termeni de inginerie electrică, stimulatorii magnetici obișnuiți fac, în general, distincția între circuitele monofazice și bifazice. Un circuit rezonant este alimentat de un condensator performant și închis printr-un comutator redresor compatibil cu curent mare (tiristor). După o jumătate de oscilație, direcția curentului circuitului oscilant este inversată (curentul „lovește înapoi”). În circuitul monofazic, condensatorul schimbă polaritatea după un sfert de oscilație și, prin urmare, nu poate fi reîncărcat de curentul oscilant înapoi. În schimb, oscilația curentă este interceptată de o diodă rectificatoare și un rezistor electric și redusă exponențial. Pe de altă parte, în circuitul bifazic, condensatorul este reîncărcat de la curentul oscilant înapoi printr-o diodă rectificatoare la capacitate sub-maximă și oprit după o jumătate de oscilație. Prin urmare, în bobină, un curent exponențial în descreștere rezultă în circuitul monofazic, iar în circuitul bifazic un curent similar cu o undă sinusoidală completă amortizată.
De asemenea, se face distincția între stimularea cu impulsuri individuale de câmp magnetic și stimularea cu explozii de impulsuri, așa-numita stimulare magnetică repetitivă (rTMS). Pentru rTMS, se utilizează în principal forme de impulsuri de curent bifazic. Astăzi salvările de până la 100 Hz sunt tehnic posibile. Astăzi, rTMS este limitat în principal de încălzirea bobinei. Se lucrează la dezvoltarea bobinelor răcite.
efect
Stimularea magnetică duce la declanșarea potențialelor de acțiune din creier. În ciuda cercetărilor intensive de la introducerea metodei în 1985, mecanismul exact nu este încă pe deplin înțeles.
Peste o anumită intensitate a câmpului magnetic, în cortexul cerebral din apropierea craniului se generează un câmp electric suficient de puternic pentru a depolariza neuronii. Această depolarizare este cel mai probabil să aibă loc pe axon. Dacă câmpul electric indus rulează în direcția axonului, puterea câmpului magnetic necesar este cea mai mică. Intensitatea câmpului magnetic care este necesară pentru a avea un efect asupra neuronului se numește prag de excitație în neurofiziologie. Terminațiile nervoase, ramurile și, mai presus de toate, coturile au un prag de excitație deosebit de scăzut.
cerere
TMS este utilizat în cercetarea neuroștiințifică, în neurologie și în psihiatrie. Perturbarea pe termen scurt a unei regiuni cerebrale mici, pentru a-i investiga funcția fiziologică, prezintă un interes științific deosebit. Cu stimularea magnetică, puteți declanșa zvâcniri musculare peste cortexul motor și puteți genera fosfene, dar și scotoame, peste cortexul vizual. RMT-urile regiunilor cerebrale responsabile de limbaj pot duce la deteriorarea capacității subiecților de a se exprima timp de câteva minute.
Aplicații clinice sunt limitate în principal la impulsuri simple asupra cortexului motor sau la stimulare repetitivă:
În cercetare științifică gama de aplicații este mai largă.
Riscuri și efecte secundare
Subiecții testați și pacienții care se confruntă cu TMS trebuie să discute cu medicul lor despre riscuri și efecte secundare. Riscurile și efectele secundare descrise aici pot oferi doar o imagine de ansamblu. Medicul curant va trebui să decidă în fiecare caz individual dacă o persoană este potrivită sau nu pentru TMS.
De la introducerea stimulării magnetice în 1985, aproape niciun efect secundar nu a fost observat. Cel mai frecvent efect secundar este o durere de cap temporară, care apare mai ales atunci când mușchii sunt stimulați. Cu toate acestea, cel mai de temut este declanșarea foarte rară a unei crize epileptice în rTMS. Din acest motiv, reglementările stricte de aplicare a TMS au fost elaborate în consens în 1998. Cu toate acestea, protocoalele mai noi cu un efect mai puternic, cum ar fi stimularea tetanului, nu sunt încă luate în considerare în acest consens, ceea ce înseamnă că riscurile acestei stimulări au fost până acum dificil de calculat.
Mai mult, mai ales rare, efectele secundare trebuie descoperite printr-o observație atentă și pe termen lung în timpul și după utilizarea TMS în cercetare și clinică. Numai din acest motiv, această listă nu poate fi exhaustivă.