TMS Beyinde Nasıl Bir Etki Oluşturmaktadır?

Bir Görsel Korteks Çalışması

Almanya Bochum’da bulunan Ruhr Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, Transkraniyal Manyetik Stimülasyonun (TMS) nöronların fonksiyonel bağlantısallıklarını nasıl etkilediği sorusu hakkında yeni bulgular elde ettiler. Etkilerin görselleştirilmesi için, nöronların ışıkla aktivasyonu üzerinden bilgi sağlayan floresan boyalar kullandılar. Bu tekniği kullanarak, hayvan modellerinde TMS’nin yeniden yapılanma süreçleri için beynin görsel korteksindeki nöronal bağlantılara etki ettiğini gösterdiler.

TMS, depresyon, Alzheimer hastalığı ve şizofreni gibi bir dizi psikiyatrik ve nörolojik beyin hastalığının tedavisi için kullanılmasına karşılık TMS’nin tam anlamı ile nasıl çalıştığı konusunda çok az araştırma yapılmıştır. Bochum’daki Optik Görüntüleme Laboratuarı’nda Doç. Dr. Dirk Jancke ve ekibi, ortaya çıkardıkları yeni bulguları Ulusal Bilim Akademisi Bildirileri* dergisinde anlattılar.

Görsel kortekste bulunan kortikal haritalar üzerindeki etkilerin incelenmesi

Araştırmacılar, beynin görsel kısmında yer aldığı varsayılan oryantasyon haritalarının organizasyonunun TMS uygulamasından nasıl etkilendiğini araştırdı. (Bu haritalar kısmen genetik olarak belirlenir ve çevremizle olan etkileşim ile şekillenir) Görsel kortekste, örneğin, nöronlar, tipik olarak nesnelerin sınırlarını oluşturan belirli yönlerin kontrast kenarlarına tepki verir. Tercihen belirli bir yönelimin kenarlarına cevap veren nöronlar yakından gruplanırken, diğer yönelim tercihlerine sahip nöron kümeleri yavaş yavaş daha uzağa yerleştirilir ve tüm yönelimler boyunca tamamen sistematik bir harita oluştururlar.

Araştırma ekibi, yüksek frekanslı TMS kullanarak nöronların davranışını görsel uyaranlar da kullanarak işlem öncesi ve sonrası belirli bir açısal yönelim ile karşılaştırdı. Sonuç: Manyetik uyarım sonrası nöronlar daha değişken yanıtlar verdi. Bu demek oluyor ki belirli bir yönelim tercihleri TMS uygulamasından önce daha az belirgindi. Dirk Jancke, “TMS’den sonra nöronların biraz kararsız olduğunu ve bu nedenle potansiyel olarak yeni görevlere açık olduklarını söyleyebilirsiniz. Bu nedenle, tedavinin bize nöronların fonksiyonel tercihlerini değiştirebilecekleri plastik süreçlerin indüksiyonu için bir zaman aralığı sağladığını çıkarımında bulunduk.”

Kısa bir görsel eğitim ile beraber TMS uygulamak haritaları yeniden şekillendiriyor

Ekip daha sonra TMS tedavisi sonrası pasif bir görsel eğitimin etkisini araştırdı. Belirli bir açısal yönelim görüntüsüne 20 dakikalık maruz kalma, beynin görsel eğitimin uygulandığı alanlarının genişlemesine yol açtı. Bu çalışma sonrası ortaya çıkan manzarayı Dirk Jancke, “Böyle bir prosedür terapötik müdahalelere ve ayrıca belirli duyusal motor eğitim formlarına faydalı bir yaklaşım olabilir.” şeklinde ifade ediyor.

Metodolojik zorluklar

Transkraniyal manyetik stimülasyon invaziv olmayan ağrısız bir prosedürdür: Bir koil/helmet/başlık başın üzerine yerleştirilir ve söz konusu beyin alanı manyetik dalgalar vasıtasıyla etkinleştirilebilir veya inhibe edilebilir. Manyetik alan özellikle EEG gibi elektriksel ölçüm teknikleriyle ve ek olarak fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme yöntemleri ile incelenmektedir.

Dirk Jancke’nin ekibi, EEG ve fMRI yerine daha yüksek çözünürlüklü bir sonuç elde etmek adına TMS’den sonra beynin aktivitesini ölçmek için nöronların zarlarına gömülü olan gerilime bağımlı floresan boyalar kullandı. Bir nöronun aktivitesi modüle edilir edilmez, boya molekülleri emisyon yoğunluğunu değiştiriyordu. Işık sinyalleri bu nedenle nöron gruplarının aktivitesindeki ani değişiklikler hakkında bilgi sağlamaktaydı.

Özetle; görsel korteks üzerinde TMS uygulaması öncesi ve sonrası korteksteki bağlantıların haritalar halinde ele alındığı bu çalışmada nöronlardaki değişimin daha belirgin görüntüleme teknikleri aracılığı görüntülenmesi hedeflenmiştir. TMS uygulaması sonrası nöronların aktivitesinde bir artış gözlenmiş ve bu durumun görsel korteks üzerindeki haritaları da olumlu anlamda etkilediği sonucuna ulaşılmıştır.

* Proceedings of the National Academy of Science (PNAS)

KAYNAK:

Vladislav Kozyrev, Robert Staadt, Ulf T. Eysel, Dirk Jancke. TMS-induced neuronal plasticity enables targeted remodeling of visual cortical maps. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018; 201802798 DOI: 10.1073/pnas.1802798115, ScienceDaily.