تحریک مغناطیسی فراجمجمهای یا TMS
تحریک مغناطیسی فراجمجمهای (TMS-Transcranial Magnetic Stimulation) یک روش عصبفیزیولوژیکی برای تحریک غیرتهاجمی سیستم عصبی است. در این روش، یک میدان مغناطیسی با تغییر سریع بر روی لایههای سطحی قشر مغز کار میکند که به صورت محلی جریانهای الکتریکی کوچکی به نام «جریانهای ادی یا جریانهای فوکو» ایجاد میکند. قشر مغزی در این موقعیت به عنوان یک نوار ثانویه عمل میکند. TMS از مزیتهایی نسبت به درمان الکتروشوکی (ECT) برخوردار است زیرا متمرکز است و مانع مقاومت جمجمه و بافتهای سطحی میشود.
مکانیسم عمل
TMS بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی عمل میکند. یک سیم پیچ مغناطیسی قدرتمند نزدیک سر فرد قرار میگیرد و یک میدان مغناطیسی به سرعت در حال تغییر ایجاد میکند. این عمل یک میدان الکتریکی ثانویه را در بافت زیرین مغز ایجاد میکند که بسته به پارامترهای تحریک میتواند فعالیت عصبی را تحریک یا مهار کند. TMS از اصول اندازهگیری میدان الکترومغناطیسی (EM) استفاده میکند. براساس اصل اندازهگیری EM، هنگامی که جریان الکتریکی از طریق یک سیم پیچ (سیم پیچ اولیه) عبور میکند، یک میدان مغناطیسی تولید میشود. وقتی که جریان مغناطیسی به سیم پیچ دوم (بافت عصبی) میرسد، یک میدان الکتریکی ثانویه ایجاد میشود و این باعث تحریک آن منطقه میشود. نورونها فرآیندهای آکسونی خمیده یا منعطف دارند که در زوایههای عمود بر خطوط نیروی مغناطیسی عبور میکنند. آنها همچنین مثل سیم پیچهای ثانویه عمل میکنند و اثرات الکتریک را تجربه میکنند. بنابراین، با تغییر جهت جریان در فرکانسهای بالا، میدانهای مغناطیسی به تعداد زیادی تولید میشوند که به نوبهی خود تحریک نورونها و فیبرهای آنها را فراهم میکنند. این پدیده که اینگونه تحریکها به شکل پالسی اعمال میشوند به نام تحریک EMF پالسی شناخته میشود که منجر به دپولاریزاسیون مداوم میشود. این تحریکهای پالسی برای تصحیح عملکرد مختل سلولها و کمک به بهبود شناخته شده اند.
عمق تحریک
بسته به نوع سیم پیچ و شدت محرک مورد استفاده، عمق تحریک میتواند از ۲ تا ۴ سانتی متر زیر سطح قشر مغز متفاوت باشد. این بدان معناست که فقط ساختارهای سطحی مغز قابل تحریک هستند. سیمپیچهای شکل-۸ نسبت به سیمپیچهای دیگر، عمق کانونی بالاتری از خود نشان میدهند.
انواع TMS
تحریک مکرر مغناطیسی (repetitive TMS): این شکل از TMS شامل ارسال مکرر پالسهای مغناطیسی در یک فرکانس خاص در یک دوره زمانی است. rTMS فرکانس بالا (معمولا بالای ۵ هرتز) تمایل به افزایش تحریکپذیری عصبی دارد، در حالی که rTMS فرکانس پایین (معمولاً ۱ هرتز) دارای اثرات بازدارنده است.
تحریک انفجار تتا (Theta burst stimulation): یک توسعه جدیدتر در TMS است. TBS یک انفجار الگویی از پالسها را در فرکانس تتا (مثلاً ۵۰ هرتز) به صورت متناوب یا پیوسته ارائه میدهد. TBS به دلیل کارایی خود شناخته شده است و به جلسات درمانی کوتاهتری در مقایسه با rTMS سنتی نیاز دارد.
کاربردهای TMS
TMS به آرامی به عنوان یک ابزار درمانی مفید در بسیاری از اختلالات روانپزشکی محبوبیت پیدا میکند.
افسردگی: TMS تاییدیه FDA را برای درمان اختلال افسردگی اساسی (MDD) در مواردی که درمانهای استاندارد، مانند دارو و درمان، ناکارآمد هستند، دریافت کرده است. این روش به ویژه برای افرادی که مقاومت به داروهای ضد افسردگی را تجربه میکنند مفید است.
درد مزمن: TMS در مدیریت شرایط درد مزمن مانند درد نوروپاتیک، فیبرومیالژیا و میگرن امیدوارکننده است و میتواند درک درد را از طریق تأثیر بر مسیرهای عصبی درگیر در پردازش درد تعدیل کند.
اختلالات عصبی: TMS برای پتانسیل آن در شرایط مختلف عصبی، از جمله بیماری پارکینسون، مولتیپل اسکلروزیس و توانبخشی سکته مغزی در حال بررسی است. این تکنیک ممکن است بتواند به ریکاوری حرکتی و بهبود نتایج عملکردی کمک کند.
سایر اختلالات روانپزشکی: فراتر از افسردگی، TMS به عنوان یک گزینه درمانی برای سایر اختلالات روانپزشکی از جمله اختلالات اضطرابی، اختلال وسواس فکری-اجباری (OCD) و اسکیزوفرنی مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیقات در این زمینهها ادامه دارد.
تقویت شناختی: TMS به دلیل پتانسیل آن برای تقویت عملکردهای شناختی مانند حافظه، توجه و یادگیری مورد بررسی قرار گرفته است. تصور میشود که این تأثیرات با تعدیل نواحی خاص مغز مرتبط با پردازش شناختی انجام میشود.
ایمنی و عوارض جانبی
TMS به طور کلی ایمن و قابل تحمل با حداقل اثرات سیستمیک در نظر گرفته میشود. عوارض جانبی معمول معمولاً خفیف و گذرا هستند، از جمله ناراحتی پوست سر یا سردرد در محل تحریک. عوارض جانبی جدی نادر است اما میتواند شامل تشنج باشد، به ویژه در افرادی که مستعد ابتلا به صرع هستند.
موارد منع استفاده
برخی شرایط ممکن است منع TMS را نشان دهند و نیاز به غربالگری دقیق داشته باشد. این شامل افرادی با ایمپلنتهای فلزی در نزدیکی سر، سابقه تشنج، یا افرادی با شرایط عصبی فعال میشود. علاوه بر این، اقدامات احتیاطی برای افراد باردار و کسانی که دستگاههای پزشکی خاصی دارند انجام میشود.
درمان فردی
یکی از نقاط قوت TMS در توانایی آن برای درمان فردی است. پارامترهای تحریک مانند فرکانس، شدت و مدت زمان را میتوان برای هدف قرار دادن مناطق خاص مغز و مدارهای عصبی مرتبط با یک اختلال خاص تنظیم کرد.
دستورالعملهای آینده
تحقیقات در حال انجام بر اصلاح پروتکلهای TMS، شناسایی اهداف تحریک بهینه، و بررسی پتانسیل آن در طیف وسیعتری از شرایط عصبی و روانی متمرکز است. علاوه بر این، پیشرفتها در تکنیکهای تصویربرداری عصبی درک بهتری از مکانیسمهای عصبی نهفته در اثرات TMS را ممکن میسازد.
نتیجه
تحریک مغناطیسی فراجمجمهای مغز نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در تکنیکهای تعدیل عصبی است. ماهیت غیر تهاجمی آن، همراه با اثربخشی نشان داده شده آن در شرایط مختلف عصبی و روانپزشکی، TMS را به عنوان یک ابزار ارزشمند در تحقیقات و عملکرد بالینی قرار میدهد. همانطور که این رشته به تکامل خود ادامه میدهد، TMS نوید بزرگی در ایجاد انقلابی در روش برخورد و درمان اختلالات مرتبط با مغز دارد.
تحریک عمقی مغزی یا DBS
استفاده بالینی از تحریک عمقی مغز (DBS-Deep brain stimulation) یکی از مهمترین پیشرفتهای علوم اعصاب بالینی در دو دهه گذشته است. DBS به عنوان یک تکنیک درمانی پیشگامانه و مداخلهای امیدوارکننده برای اختلالات عصبی مختلف ظاهر شده است. به عنوان یک ابزار، این روش میتواند به طور مستقیم فعالیت پاتولوژیک مغز را اندازه گیری کرده و تحریک قابل تنظیم برای درمان اختلالات عصبی و روانپزشکی مرتبط با مدارهای ناکارآمد ارائه دهد. توسعه DBS فرصتهای جدیدی را برای دسترسی و بررسی مدارهای مغزی ناکارآمد فراهم کرده است. از طرف دیگر، تحریک عمقی مغز زمینه ساز آزمایش پتانسیل درمانیِ تنظیم خروجی این مدارها در طیف وسیعی از اختلالات است. علیرغم موفقیت و پذیرش سریع DBS، همچنان سوالات اساسی باقی مانده است. از جمله اینکه کدام مناطق مغز باید هدف قرار گیرند و در کدام بیماران. در این مقاله قصد داریم مرور کنیم چگونه DBS شناخت و درمان اختلالهای عصبی را تسهیل کرده است و چگونه تعیین گامهای بعدی در این حوزه، به تبیین نقش DBS در آینده علوم اعصاب و حل چالشهای موجود کمک میکند. تحریک عمقی مغز شامل قرار دادن دقیق الکترودها در نواحی خاص مغز و ارسال تکانههای الکتریکی کنترل شده به این نواحی است. DBS از طریق مدولاسیون پیچیده فعالیت عصبی خود، امید تازهای را برای بیمارانی که از شرایطی رنج میبرند که زمانی غیرقابل درمان تلقی میشدند، ارائه میکند. در این مقاله، علم پشت DBS، مکانیسمها، کاربردها و پیشرفتهای بالقوه آینده آن را بررسی میکنیم.
I. مکانیسم تحریک عمیق مغز
الف. قرار دادن الکترود
سنگ بنای DBS در قرار دادن دقیق الکترودها در نواحی مورد نظر مغز نهفته است. این معمولاً از طریق جراحی مغز و اعصاب به دست میآید، که از تکنیکهای تصویربرداری پیشرفته مانند MRI و سی تی اسکن برای مکانیابی دقیق استفاده میکند. ساختارهای انتخابی مغز بر اساس اختلال خاصی که تحت درمان است، با مناطق کلیدی از جمله هسته ساب تالاموس، گلوبوس پالیدوس و تالاموس تعیین میشوند. ویژگیهای مهم یک الکترود شامل زیست سازگاری، دوام، پایداری در طول زمان، امکان جراحی، هدایت خوب، انتقال جریان مناسب و پیکربندی فضایی، سازگاری با ام آر آی و پتانسیل سنجش است.
ب. تحریک الکتریکی کنترل شده
هنگامی که الکترودها در جای خود قرار گرفتند، به یک مولد پالس قابل کاشت (IPG) متصل میشوند. دستگاهی شبیه به یک ضربان ساز که تکانههای الکتریکی را تولید و ارسال میکند. این پالسها به دقت توسط متخصصان مراقبتهای بهداشتی کالیبره میشوند تا اثرات درمانی را بهینه کنند و در عین حال عوارض جانبی را به حداقل برسانند. فرکانس، دامنه و عرض پالس تحریک بر اساس پاسخ بیمار تنظیم میشود.
II. کاربردهای DBS
الف. بیماری پارکینسون
DBS درمان بیماری پارکینسون را متحول کرده است. پارکینسون، یک اختلال عصبی پیشرونده است که با علائم حرکتی مانند لرزش، سفتی، و برادیکینزی (آهستگی حرکات) مشخص میشود. با تعدیل فعالیت عقدههای قاعده ای، DBS میتواند این علائم را کاهش دهد و برای بیمارانی که به اندازه کافی به دارو پاسخ ندادهاند، تسکین قابل توجهی ارائه میکند.
ب. لرزش اساسی
لرزش اساسی، یک اختلال حرکتی رایج است که با تکان دادن غیرارادی مشخص میشود. این بیماری نیز واکنش قابل توجهی به DBS نشان داده است. با هدف قرار دادن تالاموس، DBS به طور موثر دامنه لرزش را کاهش میدهد و کیفیت زندگی بیماران را افزایش میدهد.
پ. دیستونی
DBS راه نجاتی را برای افراد مبتلا به دیستونی ارائه میدهد. اختلالی که با انقباضات مداوم یا مکرر عضلانی منجر به وضعیتهای غیر طبیعی، مشخص میشود. گلوبوس پالیدوس یا هسته ساب تالاموس اغلب مورد هدف قرار میگیرد که منجر به بهبود قابل توجهی در عملکرد حرکتی میشود.
ت. اختلال وسواس فکری اجباری
در حوزه اختلالات روانپزشکی، DBS نوید بخش درمان موارد شدید OCD است. DBS با هدف قرار دادن اندام قدامی کپسول داخلی، پتانسیل قابل توجهی در کاهش وسواس و اجبار ناتوان کننده نشان داده است.
ث. صرع
برای افراد مبتلا به صرع مقاوم به دارو، DBS یک راه در حال ظهور برای کنترل تشنج است. با تحریک نواحی خاصی از مغز که در ایجاد و انتشار تشنج دخیل هستند، DBS نویدبخش کاهش فراوانی تشنج است.
III. بینش مکانیسمی
الف. نوروپلاستیسیته
DBS باعث ایجاد تغییرات نوروپلاستیک در مغز، تغییر شکل شبکههای عصبی و تأثیرگذاری بر ارتباطات سیناپسی میشود. این سازگاری امکان جبران مدارهای ناکارآمد را فراهم میکند که منجر به بهبود علائم میشود.
ب. مدولاسیون سیستمهای انتقال دهنده عصبی
DBS بر سیستمهای انتقال دهنده عصبی مختلف از جمله دوپامین، سروتونین و گلوتامات تأثیر میگذارد. این تغییرات نقش مهمی در اثرات درمانی مشاهده شده در اختلالات مختلف دارند.
پ. تاثیرات سطح شبکه
DBS نه تنها بر روی مناطق تحریک شده مستقیم مغز بلکه بر روی شبکههای عصبی گستردهتر نیز تأثیر میگذارد. درک این اثرات در سطح شبکه برای بهینهسازی پارامترهای تحریک و پیش بینی نتایج درمانی بسیار مهم است.
IV. چالشها و جهت گیریهای آینده
الف. درمان فردی
بهینهسازی درمان DBS نیاز به درک دقیقی از پاسخهای فردی بیمار دارد که نیازمند رویکردهای شخصی برای قرار دادن الکترود و پارامترهای تحریک است.
ب. عوارض جانبی
در حالی که DBS به طور کلی به خوبی تحمل میشود، میتواند منجر به عوارض جانبی مانند اختلالات گفتاری، تغییرات شناختی و تغییرات خلقی شود. تحقیقات در حال انجام با هدف اصلاح تکنیکهای هدف گیری برای به حداقل رساندن این اثرات است.
پ. گسترش برنامهها
تحقیقات ادامه دار در حال بررسی پتانسیل DBS در درمان طیف وسیعتری از اختلالات، از جمله بیماری آلزایمر، افسردگی و اعتیاد است.
نتیجه
تحریک عمیق مغز در خط مقدم علوم اعصاب مدرن قرار دارد و به بیمارانی که با شرایط عصبی ناتوان کننده دست و پنجه نرم میکنند، امید و تسکین میدهد. از طریق قرار دادن دقیق الکترود و تحریک الکتریکی کنترل شده، DBS اثرات عمیقی بر مدارهای عصبی اعمال میکند که منجر به بهبود قابل توجهی در علائم حرکتی و روانی میشود. با پیشرفت تحقیقات، کاربردهای بالقوه DBS همچنان در حال گسترش است و آینده روشنتری را برای نیازمندان نوید میدهد.