Transkraniální magnetická stimulace a kognitivní funkce

1. Transkraniální magnetická stimulace a kognitivní funkce MUDr. Miloslav Kopeček Ph.D. Centrum neuropsychiatrickýchstudií Psychiatrické centrum Praha 3. lékařská fakulta UK, Praha IPVZ, AMEPRA

2. 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)

4. Faradayůvzákonelektromagnetické indukce (1831) • elektrické pole indukuje pole magnetické a naopak (1781-1867)

5. Faradayůvzákonelektromagnetické indukce (1831)

6. 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)

7. Počátky novodobé TMS (Barker, 1984)

8. Přístroj TMS

9. EP indukuje pole magnetické 2 Tesla MP indukuje pole elektrické elektrické pole 10 000 A -200 us

10. 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)

11. Pulzní magnetoterapie užívaná ve fyzioterapii

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

13. Tvar cívky Tvar cívky ovlivňuje ohnisko magnetického pole a tedy ovlivňovanou oblast.

14. Hustota proudu při TMSu lidí a potkanů (Keck et al., 2000)

15. 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)

16. rCBF po rTMS 20Hz

17. 200us cca 50 ms train 2 s intertrain 5 s Vysokofrekvenční rTMS 10Hz, série 2s, interval mezi sériemi 5 s

18. 200us 1s intertrain 1-180 s Nízkofrekvenční rTMS (1Hz)

19. rTMS a změna metabolismu (Pascual-Leone et al., 1998)

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

21. Diagnostické využití • Amyotrofická laterální skleróza • Roztroušená skleróza • Cervikální spondylóza

22. ;

23. rTMS neuronavigace

25. TMS ve studiiu kognitivních funkcí

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

27. 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

28. Počet chyb při identifikaci písmen při umístění cívky nad okcipitální kůrou (Corthout et al., 1999) 1 0,8 0,6 0,4 Proporce chyb (p) 0,2 0 kontrola TMS virtuální léze

29. (Pascual-Leone et al., 1999)

30. Virtuální léze indukovaná TMS Skutečná léze TMS léze (Saddato et al., 1996) Cohen et al., 1997 pomocí TMS occip. narušil čtení Braillovapísma u slepých, ale ne u kontrol Hamilton et al., 2000 popsal případ slepé ženy, která ztratila schopnost číst Braillovo písmo po bil. lézi okcipitálně modrá = kontroly; červená = slepí

31. čas Mapování motorických funkcí EMG

32. Šíření AP generovaných rTMS • Stimulace levé sensorimotoricé kůry • Ipsilaterální motorický kortex aktivován za 5-10 ms • Homologní oblast kontralaterálně 20 ms

33. Šíření vzruchu po stimulaci sensomotorické kůry a okcipitální kůry (Ilmoniemi et al., 1997)

34. TMS - chronometrie (Mottagy et al., 2003)

35. 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

36. 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

37. Děkuji za pozornost kopecek@pcp.lf3.cuni.cz http://www.miloslavkopecek.cz/kognice.htm