Učte se rychleji pomocí magnetické stimulace mozku
Vědci z Bochum zkoumají účinky TMS Stimulační vzorce specificky mění aktivitu určitých nervových buněk
To, co zní jako sci-fi, je skutečně možné: Magnetická stimulace zvnějšku může specificky ovlivnit aktivitu určitých lebečních nervových buněk. Co se přesně děje v mozku, bylo zatím nejasné. Bochum lékař pod vedením prof. Dr. med. Klaus Funke (Oddělení neurofyziologie) nyní ukázalo, že různé vzorce podnětů působí na různé buňky a inhibují nebo zvyšují jejich aktivitu. Některé vzorce podnětů usnadňují učení krysám.Tato zjištění by mohla přispět k tomu, že stimulace mozku může být v budoucnu využita více zaměřená proti dysfunkci mozku. Vědci publikovali svá studia v Journal of Neuroscience a European Journal of Neuroscience.
Magnetické impulsy stimulují mozek
Transkraniální magnetická stimulace, nebo zkráceně TMS, je relativně nová metoda pro bezbolestnou stimulaci mozkových nervových buněk. Metoda, kterou poprvé představil Anthony Barker v roce 1985, je založena na skutečnosti, že magnetické pole lze použít ke stimulaci kůry, která se nachází přímo pod kostí lebky. TMS se používá v diagnostice, v základním výzkumu a jako potenciální terapeutický nástroj. Při diagnostickém použití se jediný magnetický puls používá k testování schopnosti nervových buněk aktivovat se v oblasti kůry, aby bylo možné posoudit změny chorob nebo po užití léků nebo po předchozí umělé stimulaci mozku. Jediný magnetický pulz lze také použít k testování zapojení určité kortikální oblasti do smyslového, motorického nebo kognitivního úkolu, protože dočasně narušuje její přirozenou činnost, tj. Dočasně „vypíná“ oblast.
Opakované podněty mění mozkovou aktivitu
Repetitivní TMS se používá od poloviny 1990. let ke specifické změně schopnosti nervových buněk aktivovat se v lidské kůře: „Obecně nízkofrekvenční stimulace snižuje aktivitu buněk o jednu Hz, tj. Jeden magnetický puls za sekundu. Při vyšších frekvencích pěti až 50 pulzů za sekundu se aktivita buněk zvyšuje, “vysvětluje profesor Funke. Vědci se primárně zabývají speciálními stimulačními vzory, jako je takzvaná stimulace theta burst (TBS). 50 Hz záblesky se opakují při 5 Hz. „Tento rytmus je založen na přirozeném theta rytmu čtyř až sedmi Hertzů, který lze pozorovat v EEG,“ říká Funke. Účinek závisí hlavně na tom, zda jsou takové stimulační vzorce podávány nepřetržitě (cTBS, oslabující účinek) nebo s přerušením (přerušovaný, iTBS, zesilující účinek).
Kontaktní body mezi buňkami jsou zesíleny nebo oslabeny
Jak přesně se aktivita nervových buněk mění opakovanou stimulací, není známo. Předpokládá se, že kontaktní body (synapse) mezi buňkami jsou posíleny (synaptická potenciace) nebo oslabeny (synaptická deprese) opakovanou stimulací, což je proces, který také hraje důležitou roli při učení. Nedávno bylo prokázáno, že účinky TMS a učení na člověka interagují.
Inhibiční kortikální buňky jsou obzvláště citlivé na stimulaci
Vědci z Bochum nyní dokázali poprvé ukázat, že umělá kortikální stimulace specificky mění aktivitu určitých inhibičních nervových buněk v závislosti na použitém stimulačním protokolu. Interakce stimulace a inhibice nervových buněk je absolutním předpokladem pro zdravé fungování mozku. Neurony, které se specializují na inhibici, vykazují mnohem větší rozmanitost forem a struktur aktivity než jejich excitační partneři. Mimo jiné produkují různé funkční proteiny ve svém buněčném těle. Ve svých studiích se prof. Funke zaměřil na výzkum proteinů parvalbumin (PV), kalbindin-D28k (CB) a kalretinin (CR). Jsou tvořeny v závislosti na aktivitě různými inhibujícími buňkami, takže jejich množství poskytuje informace o aktivitě odpovídajících nervových buněk.
Stimulační vzory mají zvláštní účinek na určité buňky
Výzkumy například ukázaly, že aktivační stimulace s přerušením (protokol stimulace iTBS) téměř pouze snižuje tvorbu PV, zatímco aktivita tlumící kontinuální stimulaci (protokol cTBS) nebo podobně tlumící stimulace 1 Hz hlavně snižuje produkci CB snížit. Tvorba CR se nezměnila žádným z testovaných stimulačních protokolů. Registrace elektrické aktivity nervových buněk potvrdila změnu v inhibici kortikální aktivity.
Učte se rychleji po stimulaci
Ve druhé studii, která byla nedávno zveřejněna v European Journal of Neuroscience, byla skupina profesora Funkeho také schopna ukázat, že krysy se učí rychleji, pokud jsou před každým tréninkem léčeny aktivačním stimulačním protokolem (iTBS), ale ne pokud byl použit inhibiční cTBS Byl použit protokol. Ukázalo se, že původně snížená tvorba bílkoviny parvalbuminu (PV) byla postupem učení opět zvýšena, ale pouze v oblastech mozku zapojených do procesu učení. U zvířat, která nebyla zapojena do konkrétního úkolu učení, zůstala po aktivační stimulaci produkce PV snížená. „Léčba iTBS zpočátku obecně snižuje aktivitu určitých inhibičních nervových buněk, takže je možné snáze ukládat následné aktivity učení,“ uzavírá profesor Funke. "Tento proces je znám jako" brána ". Ve druhém kroku učící se aktivita normalizuje znovu inhibici a tvorbu PV. “
V budoucnu zacházejte konkrétněji
Repetitivní TMS se již zkušebně používá s omezeným úspěchem při léčbě funkčních poruch mozku, zejména při těžké depresi. Mohlo by se také ukázat, že funkční poruchy inhibičních nervových buněk hrají důležitou roli u neuropsychiatrických onemocnění, jako je schizofrenie. „Určitě je ještě příliš brzy na to, abychom z výsledků naší studie odvodili nové formy léčby funkčních poruch mozku, ale tato zjištění významně přispívají k možná konkrétnější aplikaci TMS v budoucnosti,“ doufá profesor Funke.
Nahrávky titulů
Benali, A., Trippe, J., Weiler, E., Mix, A., Petrasch-Parwez, E., Girzalsky, W., Eysel, UT, Erdmann, R. a Funke, K. (2011) Theta- výbuch transkraniální magnetická stimulace stárnutí kortikální inhibice. J. Neurosci., V tisku.
Mix, A., Benali, A., Eysel, UT, Funke, K. (2010) Kontinuální a přerušovaná transkraniální magnetická stimulace theta burst modifikují hmatový výkon učení a expresi kortikální bílkoviny u krysy odlišně. In: Eur. J. Neurosci. 32 (9): 1575-86. doi: 10.1111 / j.1460-9568.2010.07425.x. EPUB 2010 18. října.
Zdroj: Bochum [Ruhr University]
