Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist ein hochpräzises und nichtinvasives Instrument zur Hirnstimulation bei der Behandlung von schweren Depressionen und anderen Erkrankungen. TMS kann nur die äußerste Schicht des Gehirns direkt stimulieren, aber eine Studie legt nahe, dass die Kartierung der Hirnarchitektur einer Person es ermöglichen könnte, TMS auf Ziele in der Tiefe des Gehirns zu lenken.
Was ist der Ansatz der Studie?
Auf der Grundlage früherer Erkenntnisse stellten die Forscher die Hypothese auf, dass es möglich sein könnte, tiefe Gehirnstrukturen zu aktivieren, indem sie die oberflächlichen Strukturen stimulieren, mit denen sie im Gehirnnetzwerk verbunden sind. Um diese Hypothese zu testen, nahmen die Wissenschaftler das sogenannte subgenuale Cingulum ins Visier. Dies ist eine tief hinter den Augen liegende Struktur, von der man annimmt, dass sie ein Schlüsselknotenpunkt in den bei Depressionen involvierten Hirnkreisen ist. Die Stichprobe umfasste 10 gesunde Teilnehmer im Alter zwischen 19 und 33 Jahren.
Wie sind die Forscher vorgegangen?
In der ersten Sitzung kartierten die Forscher die funktionellen und anatomischen Verbindungen im Gehirn jedes Teilnehmers mithilfe von zwei Arten der Hirnbildgebung, der funktionellen MRT (fMRI) und der Diffusionstensor-Bildgebung. Anhand dieser Daten identifizierten sie den rechten frontalen Pol, der sich direkt hinter der Stirn befindet, als den nächstgelegenen TMS-zugänglichen Hirnbereich, der mit dem subgenualen cingulären Ziel verbunden ist. Anschließend kartierten sie für jeden Teilnehmer die genaue Position im rechten frontalen Pol, um die genaue Stimulationsstelle zu bestimmen.
In einer Folgesitzung erhielten die Teilnehmer eine TMS. Die Forscher positionierten die TMS-Spule über dem zuvor kartierten rechten Frontalpol des Teilnehmers und verabreichten eine Reihe von TMS-Impulsen mit unterschiedlicher Intensität. Die Forscher verwendeten fMRI, um die Gehirnaktivität der Teilnehmer während der TMS-Sitzung zu messen.
Was sind die Ergebnisse der Studie?
Die Daten zeigten, dass die TMS-Impulse an den rechten Frontalpol zu einer dosisabhängigen erhöhten Aktivierung des subgenualen Cingulums führten: Mit zunehmender Intensität der TMS-Impulse stieg auch die Aktivierung des Tiefenhirnziels.
Den Forschern zufolge könnte die Einbeziehung dieser Art von Gehirnkartierung in Standard-TMS-Verfahren die Forschung und die klinische Wissenschaft erheblich voranbringen. Durch die Kartierung von Verbindungen zwischen tiefen Hirnregionen und oberflächennahen Bereichen könnten Forscher und Kliniker in der Lage sein, wichtige Hirnstrukturen anzusprechen, die normalerweise nur durch invasive Methoden wie die Tiefenhirnstimulation zugänglich sind.
Nächste Schritte
Weitere Studien, in denen die Ergebnisse mit größeren und vielfältigeren Stichproben wiederholt werden und in denen zusätzliche Bereiche und tiefe Ziele getestet werden, können Forschern und Klinikern helfen, den Ansatz zu validieren und besser zu verstehen, wann, wie und für wen diese Technologie am wirksamsten ist.
Den Forschern zufolge bietet dieser neue TMS-Ansatz ein vielversprechendes Instrument zur präzisen, nicht-invasiven Stimulation tiefer Hirnareale und könnte zu Erkenntnissen über neurologische Schaltkreise führen, die sowohl die Forschung als auch die Behandlung voranbringen.
Quelle
Using diffusion tensor imaging to effectively target TMS to deep brain structures. Luber, B., Davis, S. W., Deng, Z.-D., Murphy, D., Martella, A., Peterchev, A. V., & Lisanby, S. H. (2022). Neuroimage, 249.
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