Transkraniální magnetická stimulace a kognitivní

funkceMUDr. Miloslav Kopeček Ph.D.

Centrum neuropsychiatrických studií

Psychiatrické centrum Praha

3. lékařská fakulta UK, Praha

IPVZ, AMEPRA

TMS

• nová, neinvazivní metoda umožňující

indukovat metabolické změny

v relativně malé oblasti mozkové kůry

• známa od roku 1985 (Barker)

• principy jsou založeny na základě

Faradayova zákona (1831)

Faradayův zákonelektromagnetické indukce

(1831)

• elektrické pole indukuje

pole magnetické a

naopak

(1781-1867)

Faradayův zákonelektromagnetické indukce

(1831)

TMS - historie

• Thompson (1910) umístil hlavu mezi dvě cívky a simuloval frekvencí 42 Hz• popsal záblesky světla – magnetofosfeny• pravděpodobně stimuloval retinu a ne visuální kůru

(Cowey and Walsh, 2001)

((Barker, 1984Barker, 1984))

Počátky novodobé TMS

Přístroj TMS

2 Tesla

elektrické pole

EP indukujepole magnetické

MP

indukuje

pole

elektrické

10 000 A -200 us

TMS

Magnetické pole pod cívkou dosahuje

hodnot 1.5 - 2.5 T (jako v přístrojích MRI

a 40 000 x více než je magnetické pole

země. (Cadwell et al., 1989)

Pulzní magnetoterapie

užívaná ve fyzioterapii

magnetické pole

http://www.pcp.lf3.cuni.cz/pcpout/video/rTMS%201Hz%20Coca-cola.WMV

Tvar cívky ovlivňuje ohnisko magnetického pole a tedy ovlivňovanou oblast.

Tvar cívky

Hustota proudu při TMSu lidí a potkanů

(Keck et al., 2000)

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS)

rTMS - non-invasive method that induces functional changes in a human cerebral cortex (Barker et al. 1985).

5. depolarization on neurons

4. ET current in tissue (prallel and opposite direction as in coil)

3. EL field in tissue

2. magnetic field

1. pulse of EL current 0,1-0,2 ms, 2000V, 10 kA

(Horáček 2002)

rCBF po rTMS 20Hz

train 2 s

200us cca 50 ms

intertrain 5 s

Vysokofrekvenční rTMS 10Hz,

série 2s, interval mezi sériemi 5 s

Nízkofrekvenční rTMS (1Hz)

200us

1s intertrain 1-180 s

rTMS a změna metabolismu

(Pascual-Leone et al., 1998)

motorická odpověd

http://www.pcp.lf3.cuni.cz/pcpout/video/rTMS-motor-dl.WMV

Diagnostické využití

Amyotrofická laterální sklerózaRoztroušená sklerózaCervikální spondylóza

;

rTMS neuronavigace

TMS ve studiiu kognitivních funkcí

Walsh, V., & Cowey, A. (2000). Transcranial magnetic stimulation and cognitive neuroscience. Nature Reviews Neuroscience, 1, 73-79.

Virtuální léze při TMS

• Aplikace TMS během kognitivní úlohy nad korovou oblastí, která je zapojena do této úlohy, může vést ke zhoršení výkonu v této úloze

virtuální léze

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

Pro

po

rce

chyb

(p

)

kontrola TMS

Počet chyb při identifikaci písmenpři umístění cívky nad okcipitálníkůrou (Corthout et al., 1999)

(Pascual-Leone et al., 1999)

Skutečná léze

modrá = kontroly; červená = slepí

Cohen et al., 1997 pomocí TMS occip. narušil čtení Braillova písma u slepých, ale ne u kontrol

Hamilton et al., 2000 popsal případ slepé ženy, která ztratila schopnost číst Braillovo písmo po bil. lézi okcipitálně

Virtuální léze indukovaná TMS

TMS léze

(Sad

dato

et a

l., 1996

)

Mapování motorických funkcí

EMGEMG

časčas

Šíření AP generovaných rTMS

Stimulace levé sensorimotoricé kůry

Ipsilaterální motorický kortex aktivován za 5-10 ms

Homologní oblast kontralaterálně 20 ms

Šíření vzruchu po stimulaci sensomotorické kůry

a okcipitální kůry(Ilm

on

iem

i et a

l., 19

97

)

(Mott

ag

y e

t al.,

2003)

TMS - chronometrie

Souhrn

• neinvazivní metoda

• prostřednictvím pulzního

magnetického pole vede ke vzniku

sekundárních proudů, které vedou k

depolarizaci neuronů a indukci

biochemických změn v relativně malé

oblasti mozkové kůry

• nefarmakologické, cílené ovlivňování mozkových funkcí

Souhrn

virtuální léze: kauzální spojení mezi mozkovou aktivitou a chováním

chronometrie: časová posloupnost neuronální aktivity během kognitivní úlohy

funkční spojení: propojení ovlivňované oblasti s dalšími oblastmi mozku

Děkuji za pozornost

kopecek@pcp.lf3.cuni.cz

http://www.miloslavkopecek.cz/kognice.htm