Транскраниална магнитна стимулация - биология
Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?
Антибиотици от бактерии
Клетъчна миграция: новооткрита функция на известен протеин
Молекулярен компас за подравняване на клетките
Какво кара листата да стареят през есента
Демокрацията на лешоядите токачки
Околната среда на Ekembo: Хората също живееха в открити пейзажи
| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство
Сортът пшеница е създаден чрез кръстосване на диви треви
Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?
Транскраниална магнитна стимулация
The транскраниална магнитна стимулация, къс TMS, е технология, която използва силни магнитни полета, за да стимулира, както и да инхибира областите на мозъка. Това прави TMS полезен инструмент в невронаучните изследвания. В допълнение, транскраниалната магнитна стимулация се използва в ограничена степен в неврологичната диагностика или се предлага за лечение на неврологични заболявания като шум в ушите, апоплексия, епилепсия или болест на Паркинсон, както и в психиатрията за лечение на афективни разстройства, преди всичко депресия, но и от шизофрения. Първите проведени проучвания все още не показват степента, до която понякога доста високите клинични очаквания за транскраниална магнитна стимулация са оправдани. [1]
История на TMS
Първи транскраниален (v. Латински транскраниален = през черепа) Лекарят и физик Жак-Арсен д'Арсонвал постигна магнитна стимулация в края на 19 век в Колеж дьо Франс в Париж. Той използва бобини с високо напрежение, като тези, използвани в електрическите централи, за да стимулира себе си и своите тестови субекти и по този начин успя да докаже, че променящото се магнитно поле предизвиква ток в човешките тъкани. Това беше последвано от експерименти с много големи намотки, извършвани главно при самостоятелни експерименти, които често напълно затваряха главата на тестваните. Тестваните лица видяха оживен фосфен (магнитофосфен) и изпитваха нарушения на кръвообращението и замаяни атаки до загуба на съзнание. Последните изследвания предполагат, че наблюдаваните ефекти не са възникнали чрез стимулация на мозъка, а чрез директна стимулация на зрителните нерви и ретината. [2]
През 1985 г. в университета в Шефилд Антъни Баркър представи модерния вариант на транскраниална магнитна стимулация. Тя може да бъде проследена до техническото развитие на високопроизводителни кондензатори и използва значително по-малки намотки, които само стимулират мозъчната кора в малка област. Оттогава магнитната стимулация на кората близо до черепа е практически неудобна за изследваните лица или пациенти и технически (намеквайки за Шерлок Холмс) "Самата простота". [3]
технически основи
TMS използва физическия принцип на електромагнитната индукция. Магнитна намотка, поставена тангенциално върху черепа, генерира кратко магнитно поле с продължителност от 200 до 600 µs с плътност на магнитния поток до 3 Тесла. Получената промяна в електрическия потенциал в мозъчната кора в близост до черепа причинява деполяризация на невроните с активиране на потенциали за действие. Като първо приближение, силата на това електрическо поле намалява експоненциално с разстоянието от намотката и зависи от свойствата на кондензаторния ток и намотката. Токът в бобината достига повече от 15 000 ампера. Използват се така наречените кръгли намотки и двойни намотки. Последните се състоят от две кръгли намотки, които се допират или припокриват по ръба. В резултат на това магнитното поле на двете подвивки се наслагва в средната част на намотката и по този начин се подсилва. Благодарение на формата си, двойните намотки са известни още като намотки с фигура осем или пеперуда.
От гледна точка на електротехниката, обичайните магнитни стимулатори обикновено правят разлика между монофазни и двуфазни вериги. Резонансната верига се захранва от кондензатор с висока производителност и се затваря чрез съвместим с висок ток токоизправител (тиристор). След половин трептене текущата посока на трептящата верига се обръща (токът „отвръща на удара“). В монофазната верига кондензаторът променя полярността след четвърт трептене и следователно не може да бъде презареден от текущото люлеене назад. Вместо това, текущото трептене се улавя от изправящ диод и електрически резистор и намалява експоненциално. В двуфазната верига, от друга страна, кондензаторът се презарежда от тока, трептящ обратно през изправящ диод, до субмаксимален капацитет и се изключва след половин трептене. Следователно в намотката в монофазната верига се получава експоненциално разпадащ се ток, в двуфазната верига ток, който е подобен на амортизирана пълна синусоида.
Също така се прави разлика между стимулация с отделни импулси на магнитно поле и стимулация с импулсни импулси, така наречената повтаряща се магнитна стимулация (rTMS). За rTMS се използват главно двуфазни токови импулсни форми. Днес са технически възможни залпове до 100 Hz. Днес rTMS се ограничава главно от нагряването на намотката. В момента се работи по разработването на охладени намотки.
ефект
Магнитната стимулация води до задействане на потенциали за действие в мозъка. Въпреки интензивните изследвания от въвеждането на метода през 1985 г., точният механизъм все още не е напълно изяснен.
Над определена сила на магнитното поле се генерира достатъчно силно електрическо поле в мозъчната кора близо до черепа, за да деполяризира невроните. Тази деполяризация най-вероятно ще се осъществи на аксона. Ако индуцираното електрическо поле протича в посока на аксона, необходимата сила на магнитното поле е най-малката. Силата на магнитното поле, която е необходима, за да има ефект върху неврона, се нарича праг на възбуждане в неврофизиологията. Нервните окончания, клони и преди всичко завои имат особено нисък праг на възбуждане.
приложение
TMS се използва в невронаучни изследвания, неврология и психиатрия. Краткосрочното нарушение на малък мозъчен регион, за да се изследва неговата физиологична функция, е от особен научен интерес. С магнитна стимулация можете да задействате мускулни потрепвания над моторната кора и можете да генерирате фосфени, но също и скотоми, над зрителната кора. RTMS на мозъчните региони, отговорни за езика, може да доведе до влошаване на езиковия израз на тестваните за няколко минути.
Клинични приложения са ограничени предимно до единични импулси над моторната кора или до повтаряща се стимулация:
В научно изследване обхватът на приложения е по-широк.
Рискове и странични ефекти
Тестваните и пациентите, изправени пред TMS, трябва да говорят с лекуващия си лекар за рисковете и страничните ефекти. Описаните тук рискове и странични ефекти могат да предоставят само преглед. Лекуващият лекар ще трябва да реши във всеки отделен случай дали човек е подходящ за TMS или не.
От въвеждането на магнитната стимулация през 1985 г. почти не се наблюдават странични ефекти. Най-честият страничен ефект е временно главоболие, което се появява главно при стимулиране на мускулите. Най-страшното обаче е много рядкото задействане на епилептичен припадък в rTMS. Поради тази причина през 1998 г. бяха изготвени строги правила за прилагане на TMS с консенсус. Въпреки това, по-нови протоколи с по-силен ефект, като стимулация с тетан, все още не са взети предвид в този консенсус, което означава, че рисковете от тази стимулация трудно могат да бъдат изчислени досега.
Освен това, особено редки, нежеланите реакции трябва да бъдат открити чрез по-нататъшно внимателно и дългосрочно наблюдение по време и след използването на TMS в изследвания и клиника. Поради тази причина този списък не може да бъде пълен.