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
