Транскраніальна магнітна стимуляція - біологія
Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?
Антибіотики від бактерій
Міграція клітин: нещодавно виявлена функція відомого білка
Молекулярний компас для вирівнювання клітин
Від чого листя старіє восени
Демократичність грифа-цесарки
Середовище Екембо: Люди також жили на відкритих ландшафтах
| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво
Сорт пшениці був створений шляхом схрещування дикорослих трав
Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?
Транскраніальна магнітна стимуляція
транскраніальна магнітна стимуляція, короткий TMS, це технологія, яка використовує сильні магнітні поля для стимулювання та гальмування ділянок мозку. Це робить TMS корисним інструментом у нейронаукових дослідженнях. Крім того, транскраніальна магнітна стимуляція використовується в обмеженій мірі для неврологічної діагностики або пропонується для лікування таких неврологічних захворювань, як шум у вухах, апоплексія, епілепсія або хвороба Паркінсона, а також у психіатрії для лікування афективних розладів, перш за все депресії, але також від шизофренії. Перші проведені дослідження ще не показують, наскільки іноді досить високі клінічні очікування транскраніальної магнітної стимуляції виправдані. [1]
Історія TMS
Перший транскраніальний (v. Латинська транскраніальна = через череп) Лікар і фізик Жак-Арсен д'Арсонваль домігся магнітної стимуляції в кінці 19 століття в Коледжі Франції в Парижі. Він використовував високовольтні котушки, такі як ті, що використовуються на електростанціях, для стимулювання себе та випробовуваних, і таким чином зміг довести, що мінливе магнітне поле викликає потік струму в тканинах людини. Далі послідували експерименти з дуже великими котушками, в основному, що проводились в рамках самоекспериментів, які часто повністю закривали голову випробуваних. Випробувані бачили живий фосфен (магнітофосфен), відчували розлади кровообігу та напади запаморочення аж до втрати свідомості. Недавні дослідження припускають, що спостережувані ефекти виникали не через стимуляцію мозку, а через безпосередню стимуляцію зорових нервів та сітківки. [2]
В університеті Шеффілда Ентоні Баркер представив сучасний варіант транскраніальної магнітної стимуляції в 1985 році. Це можна простежити до технічної розробки високопродуктивних конденсаторів і використовує значно менші котушки, які лише стимулюють кору головного мозку на невеликій ділянці. З тих пір магнітна стимуляція кори біля черепа була практично незручною для випробовуваних або пацієнтів і технічно (натякаючи на Шерлока Холмса) "Сама простота". [3]
технічні основи
TMS використовує фізичний принцип електромагнітної індукції. Магнітна котушка, розміщена тангенціально на черепі, генерує коротке магнітне поле тривалістю від 200 до 600 мкс із щільністю магнітного потоку до 3 Тесла. Внаслідок цього зміна електричного потенціалу в корі головного мозку поблизу черепа спричиняє деполяризацію нейронів з ініціюванням потенціалів дії. У першому наближенні сила цього електричного поля зменшується експоненціально із віддаленням від котушки і залежить від властивостей струму конденсатора та котушки. Струм в котушці досягає більше 15000 ампер. Застосовуються так звані круглі котушки та подвійні котушки. Останні складаються з двох круглих котушок, які стикаються або перекриваються по краю. В результаті магнітне поле обох котушок накладається на середню частину котушки і таким чином посилюється. Завдяки своїй формі подвійні котушки також відомі як котушки вісімки або метелики.
З точки зору електротехніки, загальноприйняті магнітні стимулятори, як правило, розрізняють однофазні та двофазні схеми. Резонансна ланцюг живиться високоефективним конденсатором і замикається через випрямляльний вимикач, сумісний із сильним струмом (тиристор). Після половини коливань напрямок струму коливального контуру змінюється на протилежний (струм «відбиває»). У однофазному контурі конденсатор змінює полярність після коливання чверті і тому не може зарядитися струмом, коливаючимся назад. Натомість коливання струму перехоплюється випрямним діодом та електричним резистором і зменшується експоненціально. З іншого боку, у двофазному контурі конденсатор заряджається від коливального струму назад через випрямний діод до субмаксимальної ємності і вимикається після половини коливань. Отже, в котушці експоненціально затухаючий струм призводить до монофазного кола, а в двофазному - струму, подібного до загасованої повної синусоїди.
Також розрізняють стимуляцію окремими імпульсами магнітного поля та стимуляцію імпульсними сплесками, так звану повторювану магнітну стимуляцію (rTMS). Для rTMS в основному використовуються двофазні форми імпульсів струму. Сьогодні залпи до 100 Гц технічно можливі. На сьогодні rTMS в основному обмежується нагріванням котушки. Триває робота над розробкою охолоджуваних котушок.
ефект
Магнітна стимуляція призводить до запуску потенціалів дії в мозку. Незважаючи на інтенсивні дослідження з моменту впровадження методу в 1985 році, точний механізм досі не до кінця вивчений.
Вище певної напруженості магнітного поля в корі головного мозку поруч з черепом генерується досить сильне електричне поле для деполяризації нейронів. Ця деполяризація, швидше за все, відбуватиметься на аксоні. Якщо індуковане електричне поле проходить у напрямку аксона, необхідна напруженість магнітного поля є найменшою. Напруженість магнітного поля, необхідна для впливу на нейрон, у нейрофізіології називається порогом збудження. Нервові закінчення, гілки і, перш за все, вигини мають особливо низький поріг збудження.
застосування
TMS використовується в нейронаукових дослідженнях, неврології та психіатрії. Короткочасне порушення малої області мозку з метою дослідження його фізіологічної функції представляє особливий науковий інтерес. За допомогою магнітної стимуляції ви можете викликати посмикування м’язів над моторною корою, а над зоровою корою - генерувати фосфени, а також скотоми. RTMS областей мозку, які відповідають за мову, може призвести до погіршення здатності випробовуваних протягом декількох хвилин.
Клінічні програми переважно обмежуються поодинокими імпульсами над руховою корою або повторюваною стимуляцією:
В наукові дослідження діапазон застосувань ширший.
Ризики та побічні ефекти
Випробовувані та пацієнти, які стикаються з ТМС, повинні поговорити зі своїм лікуючим лікарем про ризики та побічні ефекти. Описані тут ризики та побічні ефекти можуть надати лише огляд. Лікуючий лікар повинен вирішити в кожному окремому випадку, чи підходить людина для ТМС чи ні.
З моменту введення магнітної стимуляції в 1985 р. Навряд чи спостерігались побічні ефекти. Найпоширенішим побічним ефектом є тимчасовий головний біль, який виникає головним чином при стимуляції м’язів. Однак найбільше побоюється дуже рідкісний привід епілептичного нападу при rTMS. З цієї причини в 1998 році консенсусом були розроблені суворі правила застосування ТМС. Однак новіші протоколи з більш сильним ефектом, такі як стимуляція тетаном, ще не враховані в цьому консенсусі, що означає, що наразі ризики цієї стимуляції важко розрахувати.
Подальші, особливо рідкісні, побічні ефекти слід виявляти шляхом подальшого ретельного та тривалого спостереження під час та після використання ТМС у дослідженнях та клініці. Тільки з цієї причини цей список не може бути повним.