Stimolazione magnetica transcranica

Campo elettromagnetico indotto dalla stimolazione magnetica transcranica

La stimolazione magnetica transcranica (TMS) è una tecnica non invasiva di stimolazione elettromagnetica del tessuto cerebrale. Mediante questa tecnica, è possibile studiare il funzionamento dei circuiti e delle connessioni neuronali all'interno del cervello, provocando uno squilibrio piuttosto ridotto e transitorio. È possibile adottare anche questa tecnica in modo ripetuto, ciclicamente, per trattare disturbi psichiatrici e neurologici quali la depressione, le allucinazioni, il morbo di Parkinson etc.; gli studi su questi presunti effetti terapeutici sono stati tuttavia condotti, finora, solo su scala ridotta ed hanno dato risultati contrastanti.

Principi della Stimolazione Magnetica

La stimolazione magnetica si basa sul principio fondamentale dell'induzione elettromagnetica o Legge di Faraday: una corrente elettrica in uno stimolatore produce un campo magnetico, e il cambio di campo magnetico induce un flusso di corrente nei conduttori vicini, inclusi i tessuti umani. Il campo elettrico E prodotto è dato dal rapporto tra il cambio di campo magnetico $\Phi_B$ nel tempo t.

$\nabla \times \mathbf{E} = -\frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t}$

Il segno meno della Legge di Faraday specifica la direzione della forza elettromotrice risultante dall'induzione elettromagnetica (Legge di Lenz), ossia la forza elettromotrice indotta si oppone alla forza che l'ha generata. La forza elettromotrice indotta è direttamente proporzionale all'induttanza $L$ della bobina e al rapporto tra la l'intensità di corrente ${d}i$ circolante nella bobina e il tempo ${d}t$:

$f.e.m_{ind} = - L \frac {\mathrm{d}i}{\mathrm{d}t} = E_{ind}$

L'energia magnetica immagazzinata è data dall'induttanza della bobina e dalla quantità di corrente che circola in essa, ed è uguale al lavoro compiuto dal generatore di forza elettromotrice del circuito (chiuso) per portare la corrente al suo valore di regime:

$U_{m} = \frac{1}{2} L \cdot i^2 = W_{L}$

L'energia induttiva della bobina è uguale alla potenza rilasciata ad ogni impulso dallo stimolatore, questa energia è cruciale per stimolare i tessuti ed è generata da un condensatore che accumula energia secondo la legge:

$W_{carica} = \frac {1}{2} C \, V^2$

I capacitori per la stimolazione magnetica sono caricati a migliaia di volt. Il circuito essenziale su cui si basa la stimolazione magnetica è costituito da un condensatore, un interruttore e un induttore (bobina).

Campi di applicazione

Trattamento

La rTMS può essere anche utilizzata come strumento per il trattamento di diverse patologie o disturbi, quali la depressione. Verso la metà degli anni novanta è stato riscontrato, in modo del tutto accidentale, come pazienti affetti da patologia neurologica che erano sottoposti a TMS ripetitiva (rTMS) a fini diagnostici, e che presentavano associato un disturbo del tono dell’umore, potessero presentare un miglioramento del quadro depressivo. Queste osservazioni hanno dato l’avvio all’utilizzo della TMS come trattamento terapeutico in ambito neuropsichiatrico. Infatti, la TMS, se utilizzata in modo ripetitivo ad alte o basse frequenze, secondo recenti evidenze, può indurre e modulare i fenomeni di riorganizzazione neuronale, ed è in grado di facilitare o inibire in modo relativamente selettivo circuiti neuronali responsabili di una determinata funzione o di un determinato sintomo. In quest’ottica che è stato perciò suggerito il suo possibile uso in ambito terapeutico. Sebbene i primi esperimenti in Italia non sempre hanno dato esito chiaramente positivo (Carlo Miniussi, neurofisiologo all'Università di Brescia, sostiene che non si può escludere che la mitigazione del quadro depressivo possa essere attribuibile anche a fattori aspecifici come l’effetto placebo ]) oggi tutto questo è stato confutato da altre ricerche a doppio cieco. Nei prossimi anni il ruolo della TMS nel trattamento dei disturbi psichiatrici e neurologici diventerà sempre più chiaro, ma è necessario capire quali pazienti beneficiano meglio di questo trattamento, quale sia la forma ottimale di applicazione dello stimolo elettromagnetico, quanto a lungo persistano gli effetti terapeutici (dipendendo anche dal tipo di disturbo) e come sia possibile mantenere il miglioramento ottenuto, maturando un'appropriata esperienza sul trattamento a lungo termine.

In Canada, America, Israele e recentemente in Italia, la TMS è stata riconosciuta come strumento che può essere usato per trattare la depressione anche a livello non sperimentale .

Bibliografia

• Rossi, S., Hallett M., Rossini P.M., Pascual-Leone A. and the “Safety of TMS Consensus Group" (2009). Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research.. Clinical Neurophysiology (12): 2008-2039  (in inglese). DOI:10.1016/j.clinph.2009.08.016.
• Walsh V., Cowey A., (2000), Transcranial magnetic stimulation and cognitive neuroscience, Nature review neuroscience, 1, 73-80, abstract
• Welberg L., (2007), TMS reveals its workings, Nature Reviews Neuroscience 8, 813, abstract
• Sandrini, Marco, Manenti R. (2009). La stimolazione magnetica transcranica nello studio delle funzioni cognitive.. Giornale italiano di psicologia (2): 347-372  (in italiano). DOI:10.1421/29760. ISSN: 0390-5349.
• Bersani, F.S., Minichino A., Enticott P.G., et al (2013). Deep transcranial magnetic stimulation as a treatment for psychiatric disorders: a comprehensive review. European Psychiatry (1): 30-39  (in inglese). DOI:10.1016/j.eurpsy.2012.02.006..http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22559998
• Minichino, A, Bersani F.S, Capra E, et al (2012). ECT, rTMS, and deepTMS in pharmacoresistant drug-free patients with unipolar depression: a comparative review.. Journal of Neuropsychiatric Disease and Treatment: 55-64  (in inglese). DOI:10.2147/NDT.S27025..http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22347797

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• Stimolazione Magnetica Transcranica
• Brazilian Center of Transcranial Magnetic Stimulation /Centro Brasileiro de Estimulação Magnética Transcraniana
• OpenStim: The Open Noninvasive Brain Stimulator
• MagVenture: Magnetic Stimulation - Principles
• Magnets may make the brain grow stronger
• Elata Foundation non-profit for TMS development and education
• News story reporting on a new study demonstrating significant efficacy of TMS for depression
• The Avery-George-Holzheimer Database of rTMS Depression: Excellent overview of all studies up to 2004!
• "Transcranial Magnetic Stimulation" from Scholarpedia.

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