Transcranial magnetisk stimulering: hva det er for, typer og patologier

Transcranial magnetisk stimulering er en ikke-invasiv hjernestimuleringsteknikk hvis bruk har opplevd en stor økning de siste årene, ikke bare innen forskning, men også i det kliniske området med rehabilitering og terapeutisk utforskning.

Denne typen hjernestimuleringsteknikker tillater å modulere hjerneaktivitet uten at det trengs å trenge gjennom kranialhvelvet for å nå hjernen direkte.

Innenfor teknikkene i hjernestudier kan vi finne flere teknikker, men den mest brukte er transkraniell likestrømsstimulering (tDCS) og i større grad den transkraniale magnetiske stimuleringen, (Vicario et al., 2013).

Hva brukes transcranial magnetisk stimulering?

På grunn av deres evne til nevromodulering kan disse teknikkene brukes til leting og modulering av ulike hjernefunksjoner: motoriske ferdigheter, visuell oppfatning, minne, språk eller humør, med sikte på å forbedre ytelsen (Pascual leone et al., 2011 ).

Hos friske voksne har de generelt blitt brukt til å overvåke cortical excitability og som nevromoduleringsteknikker, for å indusere cerebral plastisitet. Imidlertid er bruken av disse teknikkene i den pediatriske befolkningen begrenset til behandling av enkelte sykdommer, for å rehabilitere skadede funksjoner (Pascual leone et al., 2011).

For tiden har bruken utvidet seg til psykiatri, nevrologi og til og med rehabilitering, siden mange nevrologiske og psykiatriske sykdommer i barndommen og ungdommen har endringer i hjernens plastisitet (Rubio-Morell et al., 2011).

Blant de kognitive funksjonene som synes å forbedre, er de som skyldes Parkinsons sykdom, motorstyring etter slag, aphasi, epilepsi og depresjon, blant annet (Vicario et al., 2013).

Konsept for cerebral plastisitet

Den cerebrale plastisiteten representerer en egenart av sentralnervesystemet. Det er avgjørende for etablering og vedlikehold av hjernekretser gjennom modifikasjon av strukturer og funksjoner som svar på miljøkrav (Pascual leone et al., 2011)

Hjernen er et dynamisk organ som bruker mekanismer som potensiering, svekkelse, beskjæring, tilsetning av synaptiske forbindelser eller neurogenese for å tilpasse sin arkitektur og kretsløp, slik at man kan oppnå nye ferdigheter eller tilpasning etter en skade. Det er en viktig mekanisme for evnen til å lære, huske, omorganisere og gjenopprette fra hjerneskade (Rubio-Morell et al., 2011).

Imidlertid kan eksistensen av atypiske mekanismer av plastisitet innebære utvikling av patologiske symptomer. Overflødig plastikk eller hyperplasticitet, vil innebære at hjernestrukturer er ustabile, og at de funksjonelle systemene som er essensielle for optimal kognitiv funksjon, kan bli påvirket.

På den annen side er underskuddet av plastisitet eller hypoplasticitet Det kan være skadelig for tilpasningen av vårt atferdsrepertoar til miljøet, det vil si at vi ikke klarer å tilpasse seg endrede miljøkrav (Pascual leone et al., 2011)

En oppdatert oversikt over etiologien til psykiatriske forstyrrelser relaterer disse forandringene til lidelser i spesifikke hjernekretser, i stedet for som fokale strukturelle endringer eller ved nevrotransmisjon (Rubio-Morell, et al., 2011).

Derfor kan hjernestimuleringsmetoder til slutt tillate inngrep basert på modulering av plastisitet på grunn av deres evne til å indusere langsiktige endringer og dermed optimalisere hver enkelt persons situasjon (Pascual leone, et al., 2011)

Hva er transcranial magnetisk stimulering?

Transcranial magnetisk stimulering er en fokusert, smertefri og sikker prosedyre (artikkel Rubio-Morell, et al.). På grunn av sin evne til nevromodulasjon, er den i stand til å produsere forbigående endringer på nivået av cerebral plastisitet gjennom modifisering av kortikale excitability-tilstander (Rubio-Morell et al., 2011).

Det er en prosedyre som brukes til å skape elektriske strømninger i diskrete områder, ved bruk av elektromagnetiske pulser, raskt og skiftende, på individets hodebunn med koblingsspoleforbindelser.

Det elektromagnetiske feltet penetrerer gjennom huden og skallen og når den cerebrale cortexen for å påvirke endringer i nivået av nevronisk spenning.

Apparatene som brukes ved anvendelse av transcranial magnetisk stimulering og magnetfelt er varierte. Generelt bruker stimulatorer stimuleringsspoler av forskjellige former og størrelser som brukes på overflaten av hodebunnen.

Spolene er konstruert av kobbertråd som er isolert med en plastform. De mest brukte spolene er sirkulær og spolen i form av åtte (manolo manual).

Prinsipper for transcranial magnetisk stimulering

Denne teknikken er basert på prinsippet om elektromagnetisk induksjon av M. Faraday, hvorfra et magnetfelt som som en funksjon av tid frembyder en rask svingning, vil være i stand til å indusere en liten intrakraniell elektrisk strøm i nevronene til den underliggende hjernebarken.

Den elektriske strømmen som brukes, er et magnetfelt som påføres i skalp i en bestemt region, induserer i en cerebral cortex en elektrisk strøm parallell og i motsatt retning til den mottatte.

Når den elektriske stimuleringsstrømmen er fokusert på motorcortexen, og en optimal intensitet blir brukt, registreres en motorrespons eller motorfremkalt potensial (Rubio-Morell et al., 2011).

Typer transcranial magnetisk stimulering

En type transcranial magnetisk stimulering er den repeterende (rTMS), som består av bruk av flere elektromagnetiske pulser raskt og suksessivt. Avhengig av frekvensen av stimulering som disse impulser blir utgitt, vil det forårsake forskjellige endringer.

• Stimulering med høy frekvens : Når stimuleringen bruker mer enn 5 elektromagnetiske pulser per sekund, øker spenningen til den stimulerte banen.
• Lavfrekvensstimulering : Når stimuleringen bruker mindre enn en puls per sekund, vil spenningen av den stimulerte banen reduseres.

Når denne protokollen brukes, kan den indusere faste og konsistente responser i individene og føre til forsterkning eller depresjon av amplituder av motoren fremkalte potensialer avhengig av stimuleringsparametrene.

En rTMS-protokoll, kjent som Theta burst-stimulering (TBS), etterligner paradigmene som brukes til å indusere langsiktig potensiering (PLP) og langsiktig depresjon (DLP) i dyremodeller.

Når det brukes kontinuerlig (CTBS), vil stimulering fremkalle potensialer som vil vise en markert reduksjon i amplitude. På den annen side, når det brukes intermitterende (ITBS), vil potensialer med større amplitude bli identifisert (Pascual leone et al., 2011).

Transcranial magnetisk stimulering, elektroencefalografi (EEG) og magnetisk resonans (MR) teknikker

Realtidsintegrasjonen av transcranial magnetisk stimulering med EEG kan gi informasjon om lokal cortical respons og distribuert nettverksdynamikk hos friske og syke fag.

Bruken av transcranial magnetisk stimulering og MR som et resultatmål gjør det mulig å implementere en rekke sofistikerte teknikker for å identifisere og karakterisere tilkoblingsnettverk mellom ulike hjernegrupper.

Således har flere studier vist at arkitekturen i hjernenettene varierer under normal aldring og kan være unormalt hos pasienter med en rekke forskjellige neuropsykiatriske tilstander som skizofreni, depresjon, epilepsi, autisme spektrumforstyrrelse eller underskuddssykdom. oppmerksomhet og hyperaktivitet.

Hjernestimulering og patologi

En av de viktigste bruksområder av transcranial magnetisk stimulering er dens anvendelse på forbedring av ytelse eller symptomer forårsaket av ulike utviklingsforstyrrelser, nevropsykiatriske forstyrrelser eller oppnådd hjerneskade kan påvirke funksjonen av cerebral plastisitet.

Vaskulære sykdommer

Patologien til vaskulære sykdommer er relatert til en hemisfærisk ubalanse, hvor aktiviteten til den skadede halvkule kompenseres av en økning i aktiviteten til det kontralaterale homologe området.

Ulike studier med anvendelse av rTMS-protokollen viser potensialet for rehabilitering av motoriske symptomer: økt grepstyrke eller redusert spasticitet.

epilepsi

Epilepsi er en patologi som involverer lidelse av konvulsive episoder på grunn av hyper-excitability av cerebral cortex.

Et variert antall studier med barn i barndommen med fokal epilepsi har vist en signifikant reduksjon i frekvens og varighet av epileptiske anfall. Denne konklusjonen er imidlertid ikke generaliserbar siden det ikke er systematisk reduksjon i alle deltakere.

ADHD

Attention deficit hyperactivity disorder er forbundet med en hypo aktivering av forskjellige veier, spesielt i dorsolaterale prefrontale cortex.

Studien av Weaver og kollegaer viser en global klinisk forbedring og resultatene av evalueringsskalaene hos individer med ADHD etter anvendelse av forskjellige transcraniale magnetiske stimuleringsprotokoller.

TEA

Ved autistisk spektrumforstyrrelse beskrives en økning i generell gammaaktivitet, som kan være relatert til de forskjellige oppmerksomhets-, språklige eller arbeidsminneendringer som disse individer presenterer.

De forskjellige undersøkelsene antyder fordeler ved terapeutisk bruk av transkranial magnetisk stimulering hos barn med ASD. Deltakerne viser en betydelig forbedring i gammaaktivitet, forbedring av atferdsparametere, oppmerksomhetsforbedringer og til og med en økning i score knyttet til oppkjøpet av vokabular.

På grunn av det lille antallet studier og bruken av mangfold av stimuleringsprotokoller har det imidlertid ikke vært mulig å identifisere en optimal protokoll for terapeutisk bruk.

depresjon

Depresjon hos barn og ungdom ser ut til å være forbundet med ubalanse ved aktivering av forskjellige områder som dorsolaterale prefrontale cortex og limbiske regioner. Spesielt er det en hypoaktivering i de venstre områdene, mens i høyre er det en hyperaktivering av disse strukturene.

De tilgjengelige studiene antyder eksistensen av kliniske effekter av bruken av rTMS-protokoller: symptomreduksjon, forbedring og til og med klinisk remisjon.

schizofreni

I tilfelle av schizofreni var en økning i spenningen i venstre temporo-parietal cortex forbundet med positive symptomer, og på den annen side en reduksjon i venstre prefrontal spenning, relatert til negative symptomer.

Resultatene på effekten av transcranial magnetisk stimulering i den pediatriske befolkningen viser indikasjoner på reduksjon av positiv symptomatologi, hallusinasjoner.

begrensninger

Generelt viser disse studiene foreløpige bevis på potensialet for hjernestimuleringsteknikker. Imidlertid er forskjellige begrensninger identifisert blant hvilke er den knappe bruken av stimuleringsteknikker, vanligvis forbundet med alvorlige patologier eller hvor farmakologisk behandling ikke har noen signifikant effekt.

På den annen side gjør heterogeniteten av resultatene og de forskjellige metodene som er brukt, det vanskelig å identifisere de optimale stimuleringsprotokollene.

Fremtidig forskning bør dvele inn i kunnskapen om de fysiologiske og kliniske effektene av transkranial magnetisk stimulering.

bibliografi

1. Pascual-Leone, A., Freitas, C., Oberman, L., Horvath, J., Halko, M., Eldaief, M., Rotenberg, A. (2011). Karakteriserer Brain Cortical Plasticity og Network Dynamics Over Age-Span i helse og sykdom med TMS-EEG og TMS-fMRI. Brain Topogr. (24), 302-315.
2. Rubio-Morell, B., Rotenberg, A., Hernández-Expósito, S., & Pascual-Leone, Á. (2011). Bruk av ikke-invasiv hjernestimulering i barndoms psykiatriske lidelser: nye muligheter og diagnostiske og terapeutiske utfordringer. Rev Neurol, 53 (4), 209-225.
3. Tornos Muñoz, J., Ramos Estébañez, C., Valero-Cabré, A., Camprodón Giménez, J., & Pascual-Leone Pascual, A. (2008). Transcranial magnetisk stimulering. I F. Maestú Unturbe, M. Rios Lago, og R. Cabestro Alonso, Neuroimaging. Teknikker og kognitive prosesser (s. 213-235). Elsevier.
4. Vicario, C., & Nitsche, M. (2013). Ikke-invasiv hjernestimulering for behandling av hjernesykdommer i barndom og ungdomsår: state of the art, nåværende grenser og fremtidige utfordringer. Grenser i systemer neurscience, 7 (94).
5. Kilde bilde.