Das Kefk Network Wiki befindet sich im Testbetrieb.

Transkranielle Magnetstimulation

Aus Kefk.

Wechseln zu: Navigation, Suche

Die transkranielle Magnetstimulation, kurz TMS ist eine nicht-invasive Technologie, bei der mithilfe starker Magnetfelder Bereiche des Gehirns stimuliert werden.

Die transkranielle Magnetstimulation wird in beschränktem Umfang in der neurologischen Diagnostik eingesetzt.

Sie wird auch für die Behandlung von neurologischen Erkrankungen wie des Tinnitus, Apoplexie , der Epilepsie oder der Parkinson-Krankheit vorgeschlagen, ebenso in der Psychiatrie für die Therapie affektiver Störungen, allen voran der Depression. Aus ersten durchgeführten Studien lässt sich noch nicht erkennen, in wie weit die teilweise recht hohen Erwartungen in die transkranielle Magnetstimulation berechtigt sind.


Inhaltsverzeichnis

Geschichte der TMS

Erste transkranielle (v. lat. transkraniell = durch den Schädel hindurch) Magnetstimulationen gelangen dem Arzt und Physiker Jacques-Arsène d'Arsonval Ende des 19. Jahrhunderts an der französischen Wissenschaftsakademie in Paris. Er nutzte Starkstromspulen, wie sie in elektrischen Kraftwerken benutzt werden, um sich selbst und seine Probanden zu stimulieren und konnte so nachweisen, dass ein sich veränderndes Magnetfeld in menschlichen Geweben einen Stromfluss induziert. Es folgten, vor allem in Selbstversuchen durchgeführte, Experimente mit sehr großen Spulen, die den Kopf der Probanden oft vollständig umschlossen. Die Probanden sahen lebhafte Phosphene (Magnetophosphene), und erlebten Kreislaufstörungen und Schwindelattacken bis hin zu Bewusstseinsverlusten. Neuere Forschungen gehen davon aus, dass die beobachteten Effekte nicht durch die Stimulation des Gehirns, sondern durch direkte Stimulation der Sehnerven zustande kamen.

An der University of Sheffield wurde von Antony Barker 1985 die moderne Variante der Transkraniellen Magnetstimulation vorgestellt. Sie ist auf die technische Entwicklung leistungsfähiger Kondensatoren zurückzuführen und verwendet deutlich kleinere Spulen, die die Großhirnrinde nur in einem kleinen Bereich stimulieren. Die Magnetstimulation des schädelnahen Kortex ist seitdem nahezu ohne Unannehmlichkeiten für die Probanden bzw. Patienten und technisch (in Anspielung auf Sherlock Holmes) "simplicity itself" (A. Barker).

Technische Grundlagen

Die TMS nutzt das physikalische Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Eine tangential am Schädel angelegte Magnetspule erzeugt ein kurzes Magnetfeld der Dauer von 200-600 µs mit einer magnetischen Flussdichte von bis zu 3 Tesla. Nach dem Induktionsgesetz führt das sich verändernde Magnetfeld zur Induktion eines, ebenfalls kurzen, elektrischen Feldes in stromleitenden Geweben im Schädel-Inneren. Die Stärke dieses elektrischen Feldes, und somit die Wirkung der TMS, fällt mit der Entfernung von der Spule exponentiell ab und hängt von den Eigenschaften des Kondensatorstromes und der Spule ab. Verwendet werden sogenannte Rundspulen und Doppelspulen. Letztere bestehen aus zwei Rundspulen, die sich jeweils am Rand berühren oder überlagern. Dadurch wird das Magnetfeld beider Teilspulen in dem Mittelteil der Spule überlagert, und somit verstärkt.

Elektrotechnisch werden bei gängigen Magnetstimulatoren grundsätzlich monophasische von biphasischen Schaltungen unterschieden. Ein Schwingstromkreis wird von einem leistungsfähigen Kondensator gespeist und über einen starkstromkompatiblen Gleichrichterschalter (Thyristor) geschlossen. Nach einer halben Schwingung kehrt sich die Stromrichtung des Schwingkreises um (der Strom "schlägt zurück"). In der monophasischen Schaltung wechselt der Kondensator nach einer Viertelschwingung seine Polarität, und kann deshalb nicht durch den zurückschwingenden Strom wieder aufgeladen werden. Stattdessen wird die Stromschwingung über eine gleichrichtende Diode und einen elektrischen Widerstand abgefangen und exponentiell vermindert. In der biphasischen Schaltung hingegen wird der Kondensator vom zurückschwingenden Strom über eine gleichrichtende Diode auf submaximale Kapazität wieder aufgeladen und nach einer halben Schwingung abgeschaltet. In der Spule resultiert daher in der monophasischen Schaltung ein exponentiell abklingender Strom, in der biphasischen Schaltung ein Strom, der einer gedämpften Sinus-Vollschwingung ähnelt.

Ebenfalls unterschieden wird die Stimulation mit einzelnen Magnetfeld-Pulsen von der Stimulation mit Impuls-Salven, die sogenannte repetitive Magnetstimulation (rTMS). Für die rTMS werden vor allem biphasische Strompulsformen verwendet. Technisch sind heute Salven von bis zu 100 Hz möglich. Grenzen werden der rTMS heute vor allem durch die Erhitzung der Spule gesetzt. An der Entwicklung gekühlter Spulen wird gearbeitet.

Wirkung

Die Magnetstimulation führt im Gehirn zur Auslösung von Aktionspotenzialen. Der genaue Mechanismus ist leider trotz intensiver Forschung seit Einführung der Methode 1985 nach wie vor nicht in allen Einzelheiten verstanden.

Ab einer bestimmten Magnetfeldstärke wird ein ausreichend großes elektrisches Feld in der schädelnahen Großhirnrinde erzeugt, um Neuronen zu depolarisieren. Diese Depolarisation findet am ehesten am Axon statt. Verläuft das induzierte elektrische Feld in Verlaufsrichtung des Axons, so ist die benötigte Magnetfeldstärke am kleinsten. Die Magnetfeldstärke, die gerade benötigt wird, um eine Wirkung am Neuron zu bewirken nennt man in der Neurophysiologie Erregungs-Schwelle. Nervenenden, -verzweigungen und vor allem -biegungen haben eine besonders niedrige Erregungsschwelle.

Anwendung

Verwendet wird die TMS in der neurowissenschaftlichen Forschung, in der Neurologie und in der Psychiatrie. Von wissenschaftlichem Interesse ist vor allem die kurzfristige Störung einer kleinen Hirnregion, um deren physiologische Funktion zu untersuchen. So kann man mit der Magnetstimulation über dem motorischen Kortex Muskelzuckungen auslösen, über der Sehrinde kann man Phosphene, aber auch Skotome erzeugen. Die rTMS von Hirnregionen, die für Sprache zuständig sind, kann für einige Minuten zur Verschlechterung der sprachlichen Ausdrucksfähigkeit der Probanden führen.

Die Auslösung von Muskelzuckungen durch Stimulation des motorischen Kortex wird in der Neurologie diagnostisch genutzt. Sie führen zu elektrischen Potenzialen (motorisch evozierte Potenziale; MEP), die mit Elektroden relativ einfach abzuleiten sind. Bestimmte Erkrankungen des Gehirns und des Rückenmarkes, wie die Multiple Sklerose führen zu Veränderungen der MEP, die deshalb eine wichtige diagnostische Stütze darstellt. Ebenso von diagnostischem Interesse ist die Veränderung von Reizschwellen bei verschiedenen neurologischen Erkrankungen wie der Migräne oder der Epilepsie. Auch die Anwendung von Psychopharmaka oder Drogen führt zu Veränderungen der Reizschwelle, die mit der TMS messbar sind.

Die rTMS kann zu einer Gewöhnung (Habituation) an die Stimulation führen, wodurch es zu einer längerfristigen Veränderung der Aktivität der Gehirnrinde im stimulierten Bereich kommen kann. So kann man die Bewegungsfähigkeit von Probanden durch rTMS des motorischen Kortex für einige Minuten verschlechtern. Ebenfalls verändern kann man die Aktivität des präfrontalen Cortex, was man bei der Behandlung der Depression in der Psychiatrie zu nutzen versucht. Die antidepressive Wirkung soll bei den Patienten für einige Tage anhalten, ist jedoch nicht ausreichend wissenschaftlich gesichert.

Risiken und Nebenwirkungen

Probanden und Patienten, die vor einer TMS stehen, sollten ihren behandelnden Arzt auf Risiken und Nebenwirkungen ansprechen. Die hier beschriebenen Risiken und Nebenwirkungen können nur einen Überblick verschaffen. Der behandelnde Arzt wird in jedem einzelnen Fall entscheiden müssen, ob eine Person für die TMS geeignet ist, oder nicht.

Seit Einführung der Magnetstimulation 1985 sind kaum Nebenwirkungen beobachtet worden. Die häufigste Nebenwirkung, vor allem bei Mit-Stimulation von Muskulatur auftretend, sind vorübergehende Kopfschmerzen. Am gefürchtetsten ist jedoch das sehr seltene Auftreten eines epileptischen Anfalles bei rTMS. Deshalb wurden 1998 in einem Konsens strenge Anwendungsvorschriften für die TMS erarbeitet.

Weitere, vor allem seltene Nebenwirkungen müssen durch die weitere sorgfältige wie langfristige Beobachtung während und nach Anwendung der TMS in Forschung und Klinik herausgefunden werden. Schon aus diesem Grund kann diese Liste nicht vollständig sein.

Literatur

  • Barker AT, Jalinous R, Freeston IL: Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex. Lancet 1985;1:1106-1107

Weblinks

Wikipedia
 Dieses Dokument entstammt in seiner ersten oder einer späteren Version der deutschsprachigen Wikipedia. Es ist dort zu finden unter dem Stichwort Transkranielle_Magnetstimulation, die Liste der bisherigen Autoren befindet sich in der Versionsliste; die Originalfassung kann dort auch bearbeitet werden. Alle Texte der Wikipedia und ihre Derivate stehen unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation.
Von „http://www.kefk.org/wiki/Transkranielle_Magnetstimulation“
Persönliche Werkzeuge
Andere Sprachen