TMS Flashcards
Was ist TMS
Nicht invasive Verfahren, stimuliert/hemmt bestimmte hirnstrukturen
- > KAUSALES verfahren, ergänzend zu bildgebenden Verfahren
- > alternative zu läsionsstudien
- > basiert auf elektromagnetische Induktion
Elektromagnetismus und Induktion
- Magnetfeld kann durch Strom erzeugt werden (Elektromagnetismus)
- aus Magnet Feld kann Strom erledigt werden (Induktion)
- jede Änderung der magnetischen Flussdeichen führt zur Entstehung eines elektrischen Feldes, welches wiederum die Induktion einer Spannung in einem Leiter zur Folge hat
Wie funktioniert TMS
- sich änderndes Magnetfeld (2-3Tesla)wird erzeugt durch kurzzeitigen Strom (1ms) in Spule
- senkrecht zur magnetischen Feldlinien wird elektrisches Feld erzeugt
WENN:
-Spule in nähe der kopfoberfläche ist + feldlinien senkrecht zur kopfoberfläche sind
DANN - entsteht Strom im darunter liegendem Gewebe
- Ionenströme an zellmembran and consequently Erregbarkeit der Zellen beeinflusst
- TMS verändert kortikale Informationsverarbeitung in tiefe bis zu 2cm
- Effekt der 8 förmige spule recht fokal (1-1.5cm3)
- passiert ohne Abschwächung schädelknochen, Hirnhaut, etc
- induzierte ströme in Gewebe mit hoher Leitfähigkeit am größten (Liquor, Nervenzellen, Nervenfasern)
- Vor allem Neurone, deren Dendriten oder Axone parallel zur kopfoberfläche verlaufen werden depolarisiert
- genauer wirkmechanismus unklar, aber Warsch. Auslösung von APs oder direkter Einfluss auf Axone
Stimulationsarten und Intensitäten
- EMG misst Reizantwort bei Stimulation des motorischen Cortex
- Motorische Reizschwelle/Motorschwelle (MS) ist die Intensität, die in 50% der Fälle EMG Antwort von mindestens 50 microVolt auslöst
- Stärke der Stimulation kann so relativ zur reizschwelle definiert werden (z.B. 150% MS)
- unterschied zwischen Single Pulse TMS und repetitive TMS (pulsierten mit Frequenzen bis 50 Hz oder mehr)
Zum ersten mal beschrieben von Merton + Morton. 1980
- nutzen es, um Kontraktionen der kontralateralen Extremitäten zu evozieren mit 2000V starken Einzelreizen, dessen Anstiegfflanke Ventiler als 10ms war
Single Pulse TMS
- wird u.a. Als Diagnoseverfahren in der Neurologie verwendet
- es wird über motorischen Cortex stimuliert, gemessene Antwort (amplitude, Latenz) an einem Effektor (meist Finger -> Rückschlüsse auf motorische system und Nervenleitgeschwindigkeit
—> wichtiger Indikator für intaktheit der Nervenfasern bei diagnose von multipler skleroseoder anderen neurodegenarativen Erkrankungen - sehr gute zeitliche Auflösung aber kann kognitive Funktionen auch nur für kurze Zeit (Bereich von ms) beeinträchtigen (virtuelle/transiente Läsion)
- Systematishce Variationen der Stimulationsorte + Aufzeichnung der entsprechenden Effekte kann info über Größe der motorischen Repräsentation liefern —> Kartierung motorischer Funktionen
⮑Lokalisation ausgelöster Reaktionen ausgehend vom Ort der stärksten Motorreaktion; Zuhilfenahme einen EEG-Elektroden-Positionen ausgerichtet Koordinatensystems
Repetitive TMS oder rTMS:
Erregung und Hemmung
- hochfrequente + intensive Sequenzen von APs führen zu Bahnung (erleichterte Erregbarkeit durch reduzierte Motorschwelle)
- > vergleichbar mit LTP
- niedrige Frequenzen bei geringer Stimulationsstärke führen zuReduktion der Erregbarkeit (wie LTD)
=> Frequenzen über 5 Hz führen zur Senkung der Motorschwelle, unter 1Hz zur Erhöhung
-Effekt dauert nach Stimulation für einige Zeit an, hemmende Effekte werden ebenfalls als virtuelle und transiente Läsion bezeichnet -> Blockierung von Funktionen
TMS zur Funktionsblockierung
- virtuelle Läsionen weitest verbreiteter Einsatz in der Forschung, geht durch niedrigfrequente rTMS oder single pulse
- Vorteile gegenüber Läsionsansätzen: räumlich + zeitlich begrenzte Effekte, keine reorganisationsprozesse, Kontrollmessungen in der gleichen VP möglich —> besser geeignet zur Erforschung eines bestimmten hirngebiets für bestimmten kognitiven Prozess
- Kontrollbedingung wichtig!z.B.Stimulation eines kontrollareals, „Sham“ Bedingung (scheinbare Stimulation aka Plazebo des areals), between subject design
Erregung und Hemmung bei single Pulse TMS
Neuronal Mechanismen
Silvanto + Muggleton:
Konzept der „virtuellen Läsion“ bei Single pulse TMS nicht immer angemessen,
- Effekt von single pulse TMS scheint vom Zeitpunkt der Stimulation relativ zum angenommenen neuronalen Prozess abzuhängen
- Stimulation VOR beginn der Prozesses hat erregende Wirkung, Stimulation WÄHREND Prozess ist hemmend
=> evtl wegen Aktivierungsniveau der Zellen bei TMS stimulation, Verhaltensänderung daher evtl auch wegen dem bahnenden Effekt von TMS
Anwendungsgebiete
Funktionelle Bildgebung
TMS kann kausale Aussagen über Hirn-Funktions-Zusammenhänge mache -> Prüfung von Hypothesen aus funktioneller Bildgebung
- fMRT Studien zeigen oft viele Aktivierungen im Zusammenhang mit kognitivem Prozess, stimulation spezifischer Hirnareale und darauf folgenden Verhaltensänderungen gibt Aufschluss über Rolle eines Areals
- verstärkte Versuche TMS mit bildgebende verfahren zu verbinden wie fMRT, EEG, beide Kombinationen jedoch technisch scher umzusetzen
Welche Schwierigkeiten gibt es bei der Kombination von TMS mit EEG?
Platzierung der Spule:
- muss tangential angeordnet sein
- stimulation muss räumlich genau und replizierbar sein
- im ramen der neurologischen Diagnostik: Trial and Error anhand der ausgelösten Reaktion -> EEG Elektrodenposition als Orientierung
- Aöternative: stereotakitsche Platzierung unter Berücksichtigung individueller struktureller Bildgebung
TMS als therapeutische Maßnahme
- rTMS kann bei psychiatrischen Erkrankungen wie z.B. depression zu kurzfristiger Verbesserung der Symptomatik genutzt werden (z.B. wenn Depression sonst therapieresistent war)
- meistens hochfrequente Stimulation des linken dorsolateralen prefrontal Cortex (DLPFC)
- auch Niederfrequenter EInsatz über rechten DLPFC hat sich als wirksam erwiesen
- klinisch relevante Verbesserung der Syptomatik durch bilaterale Stimulation (links erregend, rechts hemmend)
Sicherheit und Risiken
- kann bei Epilepsie Patienten Anfälle auslösen, bei rTMS ist dies auch für gesunde VPs nicht ausgeschlossen
- Hörschäden da alte TMS laut klicken, daher Hörschutz!
- Überhitzungsgefahr beim hirngewebe besteht nicht! (Energie geringer, als die, die beim Hirnstoffwechsel entsteht)
-sachgemäße Handhabung wichtig da Spannung bis 4000V!
- in Kombi mit EEG müssen besondere Elektroden verwende werde, sonst Skalp Verbrennungen
- keine VPs mit Herzschrittmacher, frischem Myokardinfarkt oder kardinalen Arrhythmien! Evt TMS Einfluss auf Herz
- keine metallische Implantate
Keine Langzeiteffekte bekannt
Nenne eine bsp studie
Zeitpunkt der Visuo-motorischen Integration bei sakkadischen Augenbewegungen
- 2 aufeinanderfolgende Sakkade, 2. Sakkade erfordert Berücksichtigung der Amplitude der 1.
- Bestimmung der Motorschwelle über rechten Motorcortex
- single pulse Stimulation mit 120% Motorschwelle über rechten partielalcortex
- zu mehreren Zeitpunkten relativ zur ersten Sakkade
=> nur bei TMS knapp 150 ms nach start der 1. sakkade kommt es zu Störung der visuomotorische Integration -> Exakte zeitliche Eingrenzung des kognitiven Prozesses!
