Transkraniální magnetická stimulace

Transkraniální magnetická stimulace (TMS) je využití silných rychle se měnících magnetických polí k indukci elektrických polí v mozku elektromagnetickou indukcí bez nutnosti chirurgického zákroku nebo zevních elektrod. Opakovaná transkraniální magnetická stimulace je známá jako rTMS.

Mezinárodní federace klinické neurofyziologie vypracovala následující popis TMS a rTMS:

Technický vývoj v přístrojích používaných pro TMS umožnil koncem 80. let aplikovat TMS ve vlacích s více podněty za sekundu. Tato forma TMS se nazývá opakující se TMS nebo rTMS. V rTMS se podněty aplikují do stejné oblasti mozku několikrát za sekundu během několika po sobě jdoucích sekund. Počet podnětů za sekundu, síla podnětů, trvání vlaku stimulace, interval mezi vlaky, celkový počet vlaků a celkový počet podnětů v daném sezení nebo na danou pozici mozku se mohou lišit. Všechny tyto aspekty rTMS se označují jako parametry stimulace....

Repetitivní TMS lze použít ke studiu toho, jak mozek organizuje různé funkce, jako je jazyk, paměť, zrak nebo pozornost. Navíc se zdá, že rTMS je schopen měnit aktivitu v oblasti mozku i po dobu trvání samotné aplikace rTMS. Jinými slovy, zdá se být možné, aby daná oblast mozku pracovala více či méně po dobu minut, hodin, dnů nebo dokonce týdnů, když se rTMS aplikuje opakovaně několik dní za sebou. To otevřelo možnost využití rTMS pro terapii některých onemocnění v neurologii a psychiatrii. Tento terapeutický potenciál rTMS se však stále zkoumá a neměl by být považován za prokázaný.

Princip induktivní mozkové stimulace pomocí vířivých proudů je znám od 19. století. První úspěšnou studii TMS provedl Anthony Barker et al. (Lancet, 1985) v Sheffieldu v Anglii. Její nejranější aplikací bylo demonstrovat neinvazivní vedení nervových impulsů z motorické kůry do míchy. To bylo provedeno transkraniální elektrickou stimulací o několik let dříve, ale použití této techniky je omezeno silným nepohodlím. Stimulací různých bodů mozkové kůry a zaznamenáváním reakcí, např. ze svalů, lze získat mapy funkčních oblastí mozku. Měřením EEG lze získat informace o zdravosti mozkové kůry (její reakce na TMS) a o spojení plochy s plochou.

Jedním z důvodů, proč je TMS v neurovědě důležitá, je to, že dokáže prokázat kauzalitu. Neinvazivní mapovací technika, jako je fMRI, umožňuje výzkumníkům zjistit, které oblasti mozku jsou aktivovány, když subjekt vykonává určitý úkol, ale to není důkaz, že tyto oblasti jsou skutečně použity pro daný úkol; pouze to ukazuje, že daná oblast je spojena s úkolem. Pokud je aktivita v přidružené oblasti potlačena stimulací TMS a subjekt pak vykonává úkol hůře, je to mnohem silnější důkaz, že daná oblast je použita při vykonávání úkolu.

Například subjekty, které se mají naučit nazpaměť a opakovat proud čísel, by pravděpodobně vykazovaly prostřednictvím fMRI aktivaci v prefrontální kůře mozkové (PFC), což se zdá být důležité v krátkodobé paměti. Pokud by pak výzkumník zasahoval do PFC prostřednictvím TMS, schopnost subjektů zapamatovat si čísla by se snížila a výzkumník by měl důkaz, že PFC je důležitá pro krátkodobou paměť, protože snížení schopnosti subjektů PFC vedlo ke snížení krátkodobé paměti.

Mezi průkopníky ve využití TMS v neurovědeckém výzkumu patří Barker et al., Vahe Amassian a Alvaro Pascual-Leone z Harvard Medical School. V současné době se používají tisíce stimulátorů TMS. Bylo vydáno více než 3000 vědeckých publikací, které popisují vědecké, diagnostické a terapeutické studie. Massimini et al. (Science, 2005) použili EEG k prokázání, že během spánku oblasti mozku nepředávají signály jiným oblastem mozku tak účinně jako během bdění.

Přesné podrobnosti o tom, jak TMS funkce jsou stále zkoumány, ale MIT Technology Review uvedl některé potenciální mechanismy:

Lékař obvykle drží silný magnet nad čelními oblastmi pacientovy lebky a v průběhu několika týdnů vydává několik minut denně magnetické pulzy. Léčba mění biochemii a vzorce odpalování neuronů v mozkové kůře, části mozku, která je nejblíže povrchu. Předběžný výzkum ukazuje, že léčba ovlivňuje genovou aktivitu, hladinu neurotransmiterů jako serotonin a dopamin a tvorbu proteinů důležitých pro buněčnou signalizaci – kterýkoliv z nich by mohl hrát roli při zmírňování deprese. A co víc, zdá se, že magnetická stimulace ovlivňuje několik vzájemně propojených mozkových oblastí, začíná v mozkové kůře a přesouvá se do hlubokého mozku, kde může být růst nových buněk důležitý při regulaci nálad. (Technology Review, březen 2004 PDF)

Technické informace o TMS

TMS je jednoduše aplikace principu indukce k získání elektrického proudu přes izolační tkáně pokožky hlavy a lebky bez nepohodlí. Cívka drátu, uzavřená v plastu, je přidržována k hlavě. Když je cívka napájena rychlým vybitím velkého kondenzátoru, proudí v jejích vinutích rychle se měnící proud. Tím vzniká magnetické pole orientované kolmo k rovině cívky. Magnetické pole prochází nerušeně kůží a kostí hlavy a indukuje opačně směrovaný proud v mozku, který tečně proudí vzhledem k lebce. Proud indukovaný ve struktuře mozku aktivuje blízké nervové buňky podobně jako proudy aplikované přímo na kortikální povrch. Cesta tohoto proudu je složitá na modelování, protože mozek je nejednotný vodič s nepravidelným tvarem. Při stereotaktickém řízení založeném na MRI může být přesnost zaměření TMS až několik milimetrů (Hannula et al., Human Brain Mapping 2005).

TMS je v současné době zkoumán jako léčba těžké deprese, sluchových halucinací, migrenózních bolestí hlavy a tinnitu. Je obzvláště zajímavý, protože může poskytovat životaschopnou léčbu určitých aspektů lékově rezistentních duševních onemocnění, zejména jako alternativa k elektrokonvulzivní terapii. TMS je také zkoumán pro léčbu lékově rezistentní epilepsie.

Ačkoli je výzkum v této oblasti v plenkách, existují nyní silné důkazy, že TMS je účinnou léčbou jak deprese, tak sluchových halucinací, přičemž se zkoumá více příznaků a poruch.

Koncem roku 2008 americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv FDA schválil systém rTMS pro léčbu závažné depresivní poruchy. Terapie je indikována pouze pro dospělé pacienty s MDD, kterým se nepodařilo dosáhnout uspokojivého zlepšení oproti jednomu předchozímu antidepresivnímu léku v minimální účinné dávce a délce trvání v současné epizodě. Několik dalších přístrojů TMS/rTMS je schváleno americkým úřadem FDA pro stimulaci periferního nervu, a proto je mohou jednotliví lékaři používat „off label“ k léčbě poruch mozku, v podstatě jakýmkoli způsobem, který považují za vhodný, analogicky k off label použití léků. Mnoho klinik po celých Spojených státech nyní nabízí rTMS jako možnost klinické terapie pro své pacienty, kromě toho se v USA i jinde v současnosti hodně TMS provádí na základě výzkumných protokolů schválených etickými komisemi nemocnic a v USA často na základě výjimky pro vyšetřovací přístroje od FDA. Požadavek na schválení FDA pro výzkumné využití TMS je určen stupněm rizika, jak jej posuzují vyšetřovatelé, FDA a místní etický úřad. Jako regulované zdravotnické prostředky se TMS neprodávají široké veřejnosti. Jsou také drahé (25 000-100 000 USD; společně s nejmodernějšími zaměřovacími a záznamovými přístroji až asi 500 000 USD). V Evropě byly TMS přístroje, které byly vyrobeny podle směrnice o zdravotnických prostředcích, opatřeny označením CE, a mohou tak být volně uváděny na trh v EU.

Termín Boží přilba odkazuje na kontroverzní experimentální aparát v neuroteologii. Přístroj umístěný na hlavách experimentálních subjektů stimuloval jejich mozky magnetickými poli. Některé subjekty uváděly zážitky podobné duchovním zážitkům. Předním badatelem v této oblasti je Michael Persinger. Persinger používá upravenou helmu na skútr nebo zařízení s kroužkem na hlavě přezdívané Chobotnice, které obsahují solenoidy, které vytvářejí slabé, ale složité magnetické pole nad mozkovými parietálními a spánkovými laloky pravé hemisféry. Persinger uvádí, že nejméně 80 procent jeho účastníků zažívá přítomnost vedle nich v místnosti, o které různě říkají, že se cítí jako Bůh nebo někdo, koho znali a který zemřel.

Přesto je sporné, zda Persinger měřil skutečné účinky, nebo jen vedl své subjekty k domněnce, že prožívají elektronicky vyvolané prozření. V prosinci 2004 Nature oznámila, že skupina švédských výzkumníků, kopírujících experiment za dvojitě zaslepených podmínek, nebyla schopna účinek ověřit. Susan Blackmore, experimentální psycholožka a zkušená badatelka „paranormálních“ zážitků, se zatím zdráhala tuto teorii vzdát. Řekla: „Když jsem šla do Persingerovy laboratoře a podstoupila jeho postupy, měla jsem ty nejneobyčejnější zážitky, jaké jsem kdy měla... byla bych překvapená, kdyby se ukázalo, že to byl placebo efekt.“ Persinger se však staví proti švédským pokusům o kopírování jeho práce. „Nekopírovali to, ani se tomu neblížili,“ říká. Tvrdí, že švédská skupina nevystavila subjekty magnetickým polím na tak dlouho, aby to vyvolalo účinek. Zdůrazňuje také, že některé jeho studie byly dvojitě zaslepené.

Zpráva o experimentu na Richard Dawkins v roce 2003 řekl:

Dawkins údajně neměl náboženský pocit. Ve zprávě se uvádí: