Transkraniálna magnetická stimulácia - biológia
Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?
Antibiotiká z baktérií
Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu
Molekulárny kompas na zarovnanie buniek
Čo robí listy na jeseň starnúcimi
Demokracia perličiek
Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine
| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat
Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv
Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?
Transkraniálna magnetická stimulácia
The transkraniálna magnetická stimulácia, krátky TMS, je technológia, ktorá využíva silné magnetické polia na stimuláciu a inhibíciu oblastí mozgu. Vďaka tomu je TMS užitočným nástrojom v neurovedeckom výskume. Okrem toho sa transkraniálna magnetická stimulácia v obmedzenej miere používa v neurologickej diagnostike alebo sa odporúča na liečbu neurologických ochorení, ako je tinnitus, apoplexia, epilepsia alebo Parkinsonova choroba, ako aj na psychiatrii na liečbu afektívnych porúch, predovšetkým depresie., ale aj zo schizofrénie. Prvé uskutočnené štúdie zatiaľ neukazujú, do akej miery sú oprávnené niekedy dosť vysoké klinické očakávania transkraniálnej magnetickej stimulácie. [1]
História TMS
Prvý transkraniálny (v. Latinsky transkraniálne = cez lebku) Lekár a fyzik Jacques-Arsène d'Arsonval dosiahol magnetickú stimuláciu na konci 19. storočia na parížskej Collège de France. Na stimuláciu seba a svojich testovaných osôb použil vysokonapäťové cievky, aké sa používajú v elektrických elektrárňach, a dokázal tak dokázať, že meniace sa magnetické pole indukuje tok prúdu v ľudských tkanivách. Nasledovali experimenty s veľmi veľkými cievkami, ktoré sa uskutočňovali hlavne v rámci vlastných experimentov, ktoré často úplne uzatvárali hlavu testovaných osôb. Testované osoby videli živý fosfén (magnetofosfén) a zaznamenali poruchy obehu a záchvaty závratov až po stratu vedomia. Posledné výskumy predpokladajú, že pozorované účinky neprišli stimuláciou mozgu, ale priamou stimuláciou optických nervov a sietnice. [2]
Anthony Barker na univerzite v Sheffielde predstavil v roku 1985 moderný variant transkraniálnej magnetickej stimulácie. Dá sa vysledovať až k technickému vývoju vysoko výkonných kondenzátorov a využíva výrazne menšie cievky, ktoré iba stimulujú mozgovú kôru na malom území. Od tej doby bola magnetická stimulácia kôry v blízkosti lebky pre testované subjekty alebo pacientov prakticky nepohodlná a technicky (narážka na Sherlocka Holmesa) „Samotná jednoduchosť“. [3]
technické základy
TMS využíva fyzikálny princíp elektromagnetickej indukcie. Magnetická cievka umiestnená tangenciálne na lebku vytvára krátke magnetické pole s trvaním 200 až 600 µs s hustotou magnetického toku až 3 Tesla. Výsledná zmena elektrického potenciálu v mozgovej kôre blízko lebky spôsobuje depolarizáciu neurónov vyvolaním akčných potenciálov. Ako prvé priblíženie sa sila tohto elektrického poľa exponenciálne znižuje so vzdialenosťou od cievky a závisí od vlastností prúdu kondenzátora a cievky. Prúd v cievke dosahuje viac ako 15 000 ampérov. Používajú sa takzvané okrúhle cievky a dvojité cievky. Posledné pozostávajú z dvoch okrúhlych cievok, ktoré sa dotýkajú alebo prekrývajú na okraji. Výsledkom je, že magnetické pole oboch čiastkových cievok je navrstvené v strednej časti cievky a tým je zosilnené. Dvojité cievky sú vďaka svojmu tvaru známe tiež ako cievky číslo osem alebo motýlik.
Z hľadiska elektrotechniky bežné magnetické stimulátory všeobecne rozlišujú medzi jednofázovými a dvojfázovými obvodmi. Rezonančný obvod je napájaný silným kondenzátorom a uzatváraný cez vysokoprúdovo kompatibilný usmerňovací prepínač (tyristor). Po polovici oscilácie sa smer prúdu kmitavého obvodu obráti (prúd „udrie späť“). V monofázickom obvode kondenzátor po štvrtine oscilácie mení polaritu, a preto ho nemožno dobiť prúdom, ktorý sa otočí dozadu. Namiesto toho je súčasná oscilácia zachytená usmerňovacou diódou a elektrickým odporom a exponenciálne znížená. V dvojfázovom obvode je naopak kondenzátor nabíjaný na maximálnu kapacitu prúdom, ktorý osciluje späť cez usmerňovaciu diódu a po polovici oscilácie je vypnutý. V cievke preto vedie exponenciálne klesajúci prúd k monofázickému obvodu a k dvojfázovému obvodu je prúd podobný tlmenej plnej sínusovej vlne.
Rozlišuje sa tiež medzi stimuláciou jednotlivými impulzmi magnetického poľa a stimuláciou impulznými dávkami, takzvanou opakovanou magnetickou stimuláciou (rTMS). Pre rTMS sa používajú hlavne dvojfázové prúdové pulzné formy. Dnes sú technicky možné salvy až do 100 Hz. Dnes je rTMS obmedzený hlavne ohrevom špirály. V súčasnosti sa pracuje na vývoji chladených špirál.
účinok
Magnetická stimulácia vedie k vyvolaniu akčných potenciálov v mozgu. Napriek intenzívnemu výskumu od zavedenia metódy v roku 1985 stále nie je úplne známy presný mechanizmus.
Nad určitou silou magnetického poľa sa v mozgovej kôre v blízkosti lebky vytvára dostatočne silné elektrické pole na depolarizáciu neurónov. Táto depolarizácia sa najpravdepodobnejšie uskutoční na axóne. Ak indukované elektrické pole prebieha v smere axónu, požadovaná sila magnetického poľa je najmenšia. Sila magnetického poľa, ktorá je nevyhnutná na ovplyvnenie neurónu, sa v neurofyziológii nazýva prah excitácie. Nervové zakončenia, vetvy a predovšetkým ohyby majú obzvlášť nízky prah excitácie.
žiadosť
TMS sa používa v neurovedeckom výskume, neurológii a psychiatrii. Obzvlášť vedecký záujem je o krátkodobé narušenie malej oblasti mozgu s cieľom preskúmať jeho fyziologické funkcie. Pomocou magnetickej stimulácie môžete spustiť trhanie svalov nad motorickou kôrou a cez vizuálnu kôru môžete vytvárať fosfény, ale aj skotómy. RTMS oblastí mozgu, ktoré sú zodpovedné za jazyk, môžu viesť k zhoršeniu schopnosti subjektov vyjadrovať sa na niekoľko minút.
Klinické aplikácie sú väčšinou obmedzené na jednotlivé impulzy cez motorickú kôru alebo na opakovanú stimuláciu:
V vedecký výskum rozsah aplikácií je širší.
Riziká a vedľajšie účinky
Testované osoby a pacienti, ktorí čelia TMS, by mali hovoriť so svojím lekárom o rizikách a vedľajších účinkoch. Tu popísané riziká a vedľajšie účinky môžu poskytnúť iba prehľad. Ošetrujúci lekár bude musieť v každom jednotlivom prípade rozhodnúť, či je osoba vhodná na TMS alebo nie.
Od zavedenia magnetickej stimulácie v roku 1985 sa nepozorovali takmer žiadne vedľajšie účinky. Najbežnejším vedľajším účinkom je dočasná bolesť hlavy, ktorá sa vyskytuje hlavne pri stimulácii svalov. Najobávanejšie je však veľmi zriedkavé spustenie epileptického záchvatu v rTMS. Z tohto dôvodu boli v roku 1998 na základe konsenzu vypracované prísne aplikačné predpisy pre TMS. V tomto konsenze však nie sú zohľadnené novšie protokoly so silnejším účinkom, ako je stimulácia tethanom, čo znamená, že riziká tejto stimulácie boli doteraz ťažko vypočítateľné.
Ďalej je potrebné zistiť, najmä zriedkavo, vedľajšie účinky pomocou ďalšieho starostlivého a dlhodobého pozorovania počas a po použití TMS vo výskume a na klinike. Len z tohto dôvodu nemôže byť tento zoznam úplný.