D10 Diagnostische transkranielle Magnetstimulation (TMS)

Thema

Die Großhirnrinde kann nicht-invasiv mittels transkranieller Magnetstimulation (TMS) aktiviert werden. Dabei wird durch elektromagnetische Induktion ein fokussiertes elektrisches Feld in der Großhirnrinde erzeugt. Dieses fokussierte elektrische Feld aktiviert direkt kortikale Neuronenpopulationen und erweitert so die Membranerregbarkeit, die bereits in einem anderen Modell zur Beschreibung der neuronalen Aktivität verwendet wurde.

Innerhalb der aktivierten kortikalen Neuronenpopulationen ist die motorische Schwelle als die minimale Intensität der Großhirnrindenstimulation definiert, die konsistent ein motorisch evoziertes Potenzial (MEP) in einem Zielmuskel auslöst. Sie ist das grundlegende Maß für die kortikospinale Erregbarkeit der Großhirnrinde. Die Amplitude dieses MEP steigt nicht proportional zur Intensität des Stimulationsimpulses an, sondern verläuft sigmoid: Sie nimmt zunächst langsam zu, dann bei mittleren Intensitäten rasch und flacht schließlich bei hohen Intensitäten ab. Dieses im Zielmuskel abgeleitete MEP ist formal analog zum Summenaktionspotenzial des Muskels, das bereits in einem anderen diagnostischen Modell zur Beurteilung der motorischen Einheit verwendet wurde.

Zusätzlich zur motorischen Schwelle kann die Großhirnrinde mithilfe der kortikalen Ruheperiode und gepaarter Stimulationsprotokolle, auch Kurzintervall-intrakortikale Inhibitionsprotokolle genannt, untersucht werden. Beide Protokolle evaluieren inhibitorische und kurzfristige Plastizitätsmechanismen innerhalb der Großhirnrinde und erweitern damit die bereits in anderen Modellen zur Beschreibung synaptischer Aktivität verwendeten Konzepte der synaptischen Integration bzw. der kurzfristigen Fazilitation und Depression.

Durch die Kombination von transkranieller Magnetstimulation mit simultaner Elektroenzephalographie (EEG) können zwei weitere Eigenschaften der Großhirnrinde erfasst werden: ihre Erregbarkeit anhand des nach jedem Stimulationsimpuls aufgezeichneten kortikalen evozierten Potenzials und ihre Fähigkeit zur Informationsintegration anhand des Perturbationskomplexitätsindex. Dieser Perturbationskomplexitätsindex ist eine direkte Erweiterung des bereits im Modell der Bewusstseinsebenen definierten Maßes für Informationsintegration.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es sich um dieselbe Großhirnrinde handelt, die durch das fokale elektrische Feld der transkraniellen Magnetstimulation nicht-invasiv aktiviert wird und durch die motorische Schwelle und die Amplitude des motorisch evozierten Potenzials, durch die Periode der kortikalen Stille und der gepaarten Stimulation sowie durch das kortikale evozierte Potenzial und den Perturbationskomplexitätsindex charakterisiert wird, wenn die transkranielle Magnetstimulation mit dem Elektroenzephalogramm kombiniert wird.

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