Medical Technologies for Clinical Neuroscience

TMS: Stimolazione del tessuto cerebrale dall'esterno

Il tessuto cerebrale può essere stimolato dall'esterno. L'idea di stimolare il cervello non è recente. Gli impulsi attraverso il tessuto nervoso viaggiano come un segnale elettrico.

TMS non invasiva: creare un campo magnetico applicato che viene tramutato in corrente elettrica. Se lo stimolo è applicato all'area motoria si indurrà un movimento. A seconda dell'area stimolata si avrà un output differente. TMS permette di studiare la conduzione e l'eccitabilità del sistema cornico-spinale dell'uomo e viene spesso utilizzata per studiare la plasticità dell'area motoria (in particolare) e per modulare la stessa eccitabilità e plasticità. TMS utilizzata per indurre una modifica a livello delle aree cerebrali.

Composta da uno stimolatore a forma di 8 all'interno della quale passa una corrente elettrica ad alta intensità e per la legge di Faraday una carica elettrica in movimento.

genera un campo magnetico. Linee tratteggiate rosse sono le linee di forza del campo magnetico generato attorno alla bobina dove passa la corrente. Avvicinando lo stimolatore alla testa del soggetto, il campo magnetico entra in contatto con il tessuto cerebrale e a sua volta andrà a muovere delle cariche elettriche a livello del tessuto corticale. Potremo avere una depolarizzazione dei neuroni coinvolti e un output misurabile a seconda dell'area che vado a stimolare. Il tessuto corticale che viene stimolato dipende da due fattori: dall'intensità dello stimolo, quindi a seconda di quanto viene diminuita o aumentata l'intensità della TMS avrò una risposta più piccola o più grande e varia anche al variare della forma dello stimolatore (coil). Si usano principalmente due forme: una circolare e una a forma di 8. Il campo magnetico generato dalle diverse forme è differente. Il coil circolare genera un campo magnetico con forma a

montagna concava, quella con coil a 8 genera il campo magnetico con un picco più definito. Importanza del picco: nel momento in cui avvicino lo stimolatore al tessuto cerebrale, con lo stimolatore a 8 avrò la possibilità di essere più precisa, precisione del mm. Sappiamo che l'area motoria è organizzata in modo somatotropico, ogni porzione corporea è rappresentata a livello dell'area motoria da una popolazione di neuroni che è situata in maniera precisa. Con il coil ad 8 posso stimolare in modo preciso i singoli muscoli. Il coil a cerchio è utile per andare ad attivare regioni più in profondità. Stimolazione dell'area motoria. Coil avvicinato alla testa di un soggetto. Mi vado a posizionare dove c'è l'area motoria, i neuroni piramidali allora vengono depolarizzasti. Si ha uno stimolo che scende attraverso il primo motoneurone, cambio lato (chiasmo), tratto cornico-spinale, la sinapsi con

La TMS (stimolazione magnetica transcranica) opera direttamente sulle popolazioni di interneuroni presenti a livello delle aree cerebrali, quindi nel computo finale di latenza del MEP bisogna tenere in considerazione anche il tempo di trasmissione dello stimolo dagli interneuroni al motoneurone.

OUTLINE

La TMS viene utilizzata per valutare l'area motoria primaria, che è l'applicazione principale dello strumento. La valutazione dell'area motoria primaria viene fatta con il MEP (potenziale evocato motorio). È possibile calcolare diversi parametri: la soglia, la latenza, l'ampiezza, fare una curva di reclutamento e calcolare il periodo silente.

La soglia è l'intensità minima della TMS capace di evocare un MEP di almeno 50 µV nel 50% degli stimoli che applico. Se applico 10 stimoli consecutivi di TMS a un'intensità del 30% e vedo che nel soggetto evoca in 6-7 di questi 10 trials un MEP di almeno 50 µV, vuol dire che quella è la soglia motoria.

Invece, nel registro in 2-3, devo alzare la stimolazione. La soglia motoria mi dà una misura della capacità di eccitabilità degli assoni corticali e corticospinali. Anche questa è dipendente dalla contrazione volontaria. La soglia può essere modulata con farmaci. Neurotrasmettitore GABA e AMPA. Ampiezza: distanza picco - picco del MEP, calcolata in V, solitamente si parla di µV o mV. Anche l'ampiezza dipende dall'intensità dello stimolo. Per stimolo basso ho ampiezza bassa. Rappresenta l'attività di tutto il pull di motoneuroni. È una misura diretta della capacità di trasmissione dei motoneuroni in un certo movimento, in un certo distretto muscolare. Può essere modulata da agenti che operano sul principio di trasmissione dello stimolo a livello delle sinapsi (in particolare canali Na). La curva I-O (curva di reclutamento) viene costruita andando a misurare l'ampiezza a diverse intensità di stimolo.

Abbiamo la stimolazione che va dal 30% fino al 100% della stimolazione massima e sull'asse delle ordinate l'ampiezza del MEP. Aumenta all'aumentare della stimolazione.

Due condizioni sperimentali: una su un muscolo e una su un altro, per vedere la diversa eccitabilità corticale dei due muscoli differenti. La curva è un modo per avere una presentazione più dettagliata dell'eccitabilità corticale.

La latenza è la differenza in ms tra il momento di stimolo e l'inizio del MEP. Tempo che impiega lo stimolo a percorrere il tratto cornico-spinale. Misura molto utilizzata in clinica perché evidenzia eventuali ritardi sulla conduzione che possono essere dovuti a patologie neurodegenerative.

In particolare, andando a stimolare un muscolo a livello centrale tramite la TMS e a livello delle

Radici nervose: tramite una stimolazione posizionata a livello del collo dove la radice nervosa esce dal midollo spinale e va nel nervo periferico, se si sottrae il tempo totale dal tempo di latenza conseguente alla stimolazione spinale si può calcolare il tempo di conduzione centrale, cioè il tempo che lo stimolo impiega per andare dalla corteccia alla radice nervosa.

CSP (Cortical Silent Period): sono dei periodi di silenzio elettromiografico evidenziato sul tracciato in conseguenza di uno stimolo. Viene chiesto al soggetto di attivare volontariamente un muscolo (si noti la traccia asincrona). Nel momento in cui c'è un'attività viene applicato uno stimolo in TMS, subito dopo si avrà un periodo di silenzio EMG dovuto all'interazione di popolazioni di interneuroni che vanno a inibire l'attività del motoneurone subito dopo una stimolazione. Anche queste servono per valutare l'efficienza della trasmissione sinaptica.

tempo, paired pulse TMS, che permettono di valutare l'interazione tra diverse aree del SNC. Viene applicato unostimolo in un'area e immediatamente dopo uno stimolo nell'area motoria. Il MEP risultante sarà influenzato dallo stimolo precedente, ovviamente se applicato a una struttura nervosa che interagisce con l'area motoria.

Allora, questa modifica che vado ad osservare sul MEP mi dà una misura della comunicazione tra la struttura dello stimolo test con la struttura dello stimolo condizionante.

Quando si valuta la comunicazione tra i due emisferi tra le due aree motorie primarie, a seconda dell'intervallo tra i due stimoli avrà una facilitazione o un'inibizione. In termini di misura avrà: un aumento del MEP per test o una diminuzione del MEP test a seconda dell'intervallo temporale con lo stimolo condizionante.

La facilitazione si ottiene quando lo stimolo condizionante viene applicato in un intervallo tra i 6 e i 25