Stimularea magnetică transcraniană - o metodă modernă de diagnostic şi tratament în neurologie

Stimularea magnetică transcraniană (SMT) este o tehnică modernă, neinvazivă, utilă pentru investigarea şi tratamentul unor boli neurologice.

Tehnica de stimulare magnetică are la bază principiul inducţiei electromagnetice, descoperit încă din secolul al XIX-lea, de către M. Faraday. Acest principiu postulează că un curent electric induce, în mediile conductoare din jur, un câmp magnetic şi, respectiv, orice câmp magnetic va induce, în mediile conductoare electric din jur, un curent electric.

Stimularea electrică a fost folosită în psihiatrie, pentru prima dată, în 1938, de către Ugo Cerletti şi Lucio Bini, pentru a induce o criză epileptică la un pacient cu schizofrenie. Deşi, ulterior, tehnica stimulării electrice transcraniene s-a dovedit eficientă în unele sindroame psihice (depresie, schizofrenie etc.), dezavantajele induse de declanşarea crizelor epileptice, necesitatea inducerii unei relaxări musculare importante, pentru a preveni contracturile violente şi complicaţiile acestora (dureri, fracturi), i-au limitat mult utilitatea.

În 1985, Barker reuşeşte stimularea corticală neinvazivă şi nedureroasă prin utilizarea câmpului magnetic,1 fiind foarte bine tolerată de către pacient (este nedureroasă, neinvazivă şi uşor de repetat). Aparatul de stimulare magnetică conţine o unitate centrală, capabilă să inducă un curent electric de mare intensitate şi durată foarte scurtă (de ordinul sutelor de microsecunde), care, la trecerea printr-o bobină de inducţie (termenul englezesc este "coil"), va genera un câmp magnetic. Câmpul magnetic astfel indus se propagă neinfluenţat prin mediile pe care le străbate (scalp, craniu, meninge), fiind atenuat doar de distanţa parcursă, într-un raport direct proporţional cu pătratul distanţei. Ajuns la nivelul scoarţei cerebrale, acest câmp magnetic va induce, la nivelul neuronilor (structuri conductoare), un curent electric depolarizant.2

În funcţie de forma coilului folosit se induc diferite tipuri de câmpuri magnetice.3 Cel mai frecvent utilizat coil este cel circular, care va induce un câmp magnetic de formă circulară, depolarizând, astfel, o suprafaţă întinsă. Oferă avantajul unei utilizări facile, dar prezintă dezavantajul absenţei informaţiei precise asupra delimitării zonei stimulate. Coilul în formă de 8 sau fluture generează un câmp magnetic de formă particulară, cu un maxim la nivelul zonei de intersecţie dintre cele două spirale.4 Fiind un coil focal, este foarte des folosit în cercetarea clinică şi în cazul unor investigaţii care necesită informaţii precise asupra delimitării zonei stimulate (mapping-ul cerebral al zonei motorii).

Din punct de vedere tehnic se practică mai multe tipuri de stimulare magnetică: (a) stimularea prin puls unic; (b) stimularea prin puls pereche; (c) stimularea repetitivă.

(a) Stimularea prin puls unic se foloseşte în special pentru investigarea bolnavului sau pentru aprecierea rolului funcţional al unei anumite arii corticale în realizarea unui proces cognitiv. Aplicarea unui puls unic induce o scurtă depolarizare la nivelul reţelei neuronale corticale, în zona situată în imediata vecinătate a coilului. Durata efectului nu depăşeşte 80-120 ms.5 Se foloseşte pentru aflarea pragului motor (cortexul frontal) şi la fosfene (cortexul occipital), aprecierea morfologiei şi latenţei potenţialelor evocate motorii, a timpului de conducere nervoasă centrală, mapping-ul cerebral, determinarea timpului de linişte electrică.6 Pragul motor reflectă, în cazul muşchilor în repaus, nivelul global de excitabilitate a căii motorii, incluzând celulele piramidale gigante, de la nivelul ariei motorii, interneuronii corticali inhibitori şi excitatori, respectiv motoneuronii spinali. O contracţie, fie ea lejeră, la nivelul muşchiului ţintă, induce o scădere semnificativă a pragului motor. Pragul motor este definit ca valoarea minimă necesară să declanşeze un răspuns motor de cel puţin 50 mV în 50% dintre stimulările consecutive (5 din 10 sau 10 din 20). La adultul sănătos, pragul motor este independent de sex sau de emisfer (dominant sau nondominant), dar variază în funcţie de muşchiul ţintă. De asemenea, el este stabil pentru fiecare individ, însă prezintă foarte mari variaţii interindividuale.7 Latenţa şi timpul de conducere centrală sunt diferite dacă se înregistrează în repaus sau în timpul contracţiei. Pentru calcularea timpului de conducere centrală, stimularea magnetică este aplicată, iniţial, central (transcorticală) şi apoi la nivelul măduvei (cervical sau lombar). Din substracţia celor două valori se poate afla timpul de conducere centrală. Pentru mappingul zonei motorii se foloseşte coilul în formă de 8, deoarece realizează o stimulare focală. Suprafaţa corticală este împărţită în careuri de 1 cm, având ca reper Cz (din sistemul internaţional de electroencefalografie 10/20). Coilul este deplasat sistematic pe această grilă, notându-se zonele în care se obţine răspunsul motor pentru fiecare grup muscular şi amplitudinea răspunsului. Amplitudinea maximă se obţine în centrul hărţii - punct optim (hot spot). Aceste hărţi au un interes deosebit în cazul monitorizării procesului recuperator, fiind un mod de cuantificare a neuroplasticităţii cerebrale. În neuropsihologie, prin combinarea tehnicilor de imagerie funcţională (rezonanţă magnetică nucleară funcţională, tomografie cu emisie de pozitroni) - care vor semnaliza zonele cerebrale activate în timpul desfăşurării unui act cognitiv - şi stimularea magnetică transcraniană ce induce, pe un scurt interval de timp, depolarizarea localizată a unei zone corticale se poate aprecia dacă acea zonă deţine un rol funcţional în desfăşurarea funcţiei respective.

(b) Stimularea prin puls pereche foloseşte, pentru stimulare, două aparate de stimulare magnetică, cuplate la un singur coil, reuşind, astfel, să descarce perechi de pulsuri, la un interval de ordinul milisecundelor. Primul stimul are intensitate subliminară (stimul condiţional), iar cel de-al doilea, cu intensitate supraliminară (stimulul test), va induce un răspuns motor. În funcţie de intervalul dintre stimuli se poate obţine un efect inhibitor (1-5 ms) sau un efect facilitator (10-20 ms).8 Modificarea acestor parametri oferă informaţii cu privire la gradul de inhibiţie şi/sau facilitare intracorticală.

(c) Stimularea magnetică transcraniană repetitivă reprezintă administrarea de trenuri repetate de pulsuri care, în funcţie de parametri (intensitate, frecvenţă, durată), induc o modificare a nivelului de excitabilitate corticală, ce persistă de ordinul minutelor sau zecilor de minute. Stimularea cu frecvenţă scăzută are un efect inhibitor, în timp ce frecvenţele înalte induc o creştere a excitabilităţii corticale.2 Modificarea nivelului de excitabilitate se reflectă în principal la nivelul cortexului subjacent stimulării, dar, datorită conexiunilor cortico-corticale, se pot genera şi modificări la distanţă. Stimularea repetitivă, aplicată cu aceiaşi parametri, mai multe zile consecutiv, printr-un efect cumulativ, poate induce efecte ce persistă timp de câteva săptămâni sau luni.9

Stimularea magnetică transcraniană este o tehnică neinvazivă şi, de regulă, bine tolerată de către pacienţi. Ca efecte secundare s-au citat cefaleea, care poate apărea în timpul sau imediat după stimularea magnetică, având o intensitate în general redusă şi o durată de 30 de minute până la două ore. Se instalează datorită contracturii masei musculare pericraniene, ca urmare a stimulării magnetice, şi răspunde, în majoritatea cazurilor, la medicaţia antiinflamatore nesteroidiană. Cea mai gravă complicaţie, din fericire foarte rară, este apariţia crizelor epileptice. Ele se pot produce la stimularea cu frecvenţă ridicată, ca urmare a creşterii excitabilităţii corticale. Începând cu anii 1997-98, au fost publicate ghiduri de folosire a stimulării magnetice repetitive şi, ulterior, prin respectarea normelor, nu au mai fost citate cazuri de crize epileptice secundare stimulării magnetice.10 Ca regulă generală, SMT este, formal, contraindicată la pacienţii care au prezentat în antecedente o intervenţie neurochirurgicală, au antecedente personale sau heredo-colaterale de epilepsie sau prezintă aparate biomedicale ce pot fi afectate de câmpul magnetic (cum ar fi stimulatoarele cardiace). Studiile experimentale şi cele de imagerie funcţională nu au pus în evidenţă vreun efect nociv al stimulării magnetice asupra celulei nervoase.11

Din punct de vedere al aplicaţiilor clinice, stimularea magnetică şi-a demonstrat eficienţa în multiple situaţii: depresie, boală Parkinson, tremor cerebelos, distonii focale, durere cronică, accident vascular cerebral.

Utilizarea stimulării magnetice repetitive în depresie are ca bază fiziopatologică existenţa unei asimetrii metabolice între cele două emisfere. Examenele de imagerie funcţională (rezonanţa magnetică nucleară funcţională, tomografia cu emisie de pozitroni) au arătat o scădere a metabolismului la nivelul cortexului prefrontal dorsolateral. Folosirea stimulării magnetice transcraniene repetitive cu o frecvenţă ridicată creşte rata metabolismului, reface acest dezechilibru, având un efect benefic asupra depresiei. Parametrii folosiţi variază între diverse studii, dar, în general, s-a folosit coil-ul focal, cu frecvenţe de ordinul a 20 Hz, aplicate în serii de 400-1 200 pulsuri pe zi, timp de 10 zile.12, 13 Efectul stimulării magnetice în depresie, apreciat prin utilizarea scalei Hamilton, a fost favorabil, ameliorarea persistând timp de mai multe luni. Există şi studii care au încercat să administreze SMT repetitivă cu frecvenţă joasă asupra cortexului prefrontal drept în încercarea de a reechilibra balanţa metabolică interemisferică, însă rezultatele sunt mai puţin concludente.14

Stimularea magnetică este aplicată şi în tratamentul bolii Parkinson. Se folosesc frecvenţe variind de la 1 la 2 Hz. Efectele favorabile sunt în special asupra akinezei şi tremorului. Utilizarea stimulării magnetice în cazul pacienţilor cu boală Parkinson pleacă de la premisa efectului benefic al creşterii excitabilităţii corticale asupra akineziei, prin interferarea circuitelor talamo-corticale.15 Studiile experimentale susţin chiar o modulare, prin stimularea magnetică, a metabolismului catecolaminelor.16

Stimularea magnetică cu frecvenţă ridicată este utilizată şi în recuperarea afaziei. Ea conferă o ameliorare a parametrilor afaziei şi o scurtare a perioadei de recuperare.17

Distoniile focale de tipul crampa scriitorului reprezintă o afecţiune neurologică dificil de abordat terapeutic. Rezultate îmbucurătoare s-au obţinut prin stimularea magnetică cu frecvenţă joasă (1 Hz, timp de 15 minute) asupra cortexului motor. Stimularea magnetică transcraniană a reuşit să inducă o ameliorare semnificativă a distoniei, dar efectul nu a persistat mai mult de 30 de minute.18

În tremorul esenţial, stimularea magnetică repetitivă asupra cortexului cerebelos (1 Hz, timp de cinci minute) a indus o ameliorare asupra tremorului, efectul apărând încă din timpul stimulării şi persistând câteva minute după terminarea ei.19

Deşi promiţătoare, efectele terapeutice ale SMT continuă să fie controversate în lumea ştiinţifică mondială. Acest lucru s-ar datora mai multor factori: (a) marea variabilitate interindividuală a răspunsului la stimularea magnetică20 face imposibilă selectarea de loturi clinice omogene şi, respectiv, induce o scădere a factorului de analiză statistică; (b) absenţa unei stimulări sham care să nu poată fi difenenţiată de medic şi, respectiv, de către pacient, de cea reală, echivalentul modelului dublu orb din studiile medicamentoase clinice, introduce un grad de subiectivism în interpretarea rezultatelor.

În ciuda unor dezavantaje, SMT este o metodă deosebit de utilă pentru înţelegerea anumitor procese corticale normale sau patologice, iar în viitor va constitui o alternativă terapeutică importantă pentru anumite boli neurologice şi psihiatrice.

Dept. Neurologie, Spitalul Clinic de Recuperare Iaşi, Universitatea de Medicină şi Farmacie "Gr. T. Popa" Iaşi, Str. Universităţii, nr. 16, 700115 Iaşi
Valentin Bohotin MD, asist. univ. neurologie
Dinu Cristian Popescu MD, Ph.D, profesor neurologie
Dept. Fiziopatologie, Universitatea de Medicină şi Farmacie "Gr. T. Popa" Iaşi
Bohotin Cătălina MD,
asist. univ. fiziopatologie
Adresa pentru corespondenţă: Valentin Bohotin Dept. Neurologie Universitatea de Medicină şi Farmacie "Gr. T. Popa" Iaşi Str. Universităţii, nr. 16 700115 Iaşi e-mail:mailto:vbohotin@umfiasi.ro

1. Hallett M. Transcranial magnetic stimulation and the human brain. Nature 2000; 406:147-50.

2. Pascual-Leone A, Valls-Sole J, Wassermann EM, Hallett M. Responses to rapid-rate transcranial magnetic stimulation of the human motor cortex. Brain 1994; 117:847-58.

3. Epstein CM, Davey KR. Iron-core coils for transcranial magnetic stimulation. J Clin Neurophysiol 2002;19:376-81.

4. Corthout E, Barker AT, Cowey A. Transcranial magnetic stimulation. Which part of the current waveform causes the stimulation? Exp Brain Res 2001;141:128-32.

5. Pascual-Leone A, Cohen LG, Brasil-Neto JP, Valls-Sole J, Hallett M. Differentiation of sensorimotor neuronal structures responsible for induction of motor evoked potentials, attenuation in detection of somatosensory stimuli, and induction of sensation of movement by mapping of optimal current directions. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1994;93:230-6.

6. Kobayashi M, Pascual-Leone A. Transcranial magnetic stimulation in neurology. Lancet Neurol 2003;2:145-56.

7. Fumal A, Bohotin V, Vandenheede M, Seidel L, Maertens de Noordhout A, Schoenen J. Motor and phosphene thresholds to transcranial magnetic stimuli: a reproducibility study. Acta Neurol Belg 2002;102:171-5.

8. Rothwell JC. Paired-pulse investigations of short-latency intracortical facilitation using TMS in humans. Electroencephalogr Clin Neurophysiol (Suppl.) 1999;51:113-9.

9. Speer AM, Kimbrell TA, Wassermann EM, D Repella J, Willis MW, Herscovitch P. Opposite effects of high and low frequency rTMS on regional brain activity in depressed patients. Biol Psychiatry 2000;48:1133-41.

10. Chen R, Gerloff C, Classen J, Wassermann EM, Hallet M, Cohen LG. Safety of different inter-train intervals for repetitive transcranial magnetic stimulation and recommendations for safe ranges of stimulation parameters. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1997;105:415-21.

11. Nahas Z, DeBrux C, Chandler V, Lorberbaum JP, Speer AM, Molloy MA, Liberatos C, Risch SC, George MS. Lack of significant changes on magnetic resonance scans before and after 2 weeks of daily left prefrontal repetitive transcranial magnetic stimulation for depression. J ECT 2000;16:380-90.

12. George MS, Nahas Z, Molloy M, Speer AM, Oliver NC, Li XB, Arana GW, Risch SC, Ballenger JC. A controlled trial of daily left prefrontal cortex TMS for treating depression. Biol Psychiatry 2000;48:962-70.

13. Kimbrell TA, Little JT, Dunn RT, Frye MA, Greenberg BD, Wassermann EM, et al. Frequency dependence of antidepressant response to left prefrontal repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) as a function of baseline cerebral glucose metabolism. Biol Psychiatry 1999;46:1603-13.

14. Klein E, Kreinin I, Chistyakov A, Koren D, Mecz L, Marmur S. Therapeutic efficacy of right prefrontal slow repetitive transcranial magnetic stimulation in major depression: a double-blind controlled study. Arch Gen Psychiatry 1999b; 56:315-20.

15. Shimamoto H, Takasaki K, Shigemori M, Imaizumi T, Ayabe M, Shoji H. Therapeutic effect and mechanism of repetitive transcranial magnetic stimulation in Parkinson's disease. J Neurol 2001;248:48-52.

16. Ben-Shachar D, Gazawi H, Riboyad Levin J, Klein E. Chronic repetitive transcranial magnetic stimulation alters beta-adrenergic and 5-HT2 receptor characteristics in rat brain. Brain Res 1999;816:78-83.

17. Epstein CM. Language and TMS/rTMS. Electroencephalogr Clin Neurophysiol Suppl 1999;51:325-33.

18. Siebner HR, Tormos JM, Ceballos-Baumann AO, Auer C, Catala MD, Conrad B, Pascual-Leone A. Low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation of the motor cortex in writer's cramp. Neurology 1999;52:529-37.

19. Gironell A, Kulisevsky J, Lorenzo J, Barbanoj M, Pascual-Sedano B, Otermin P. Transcranial magnetic stimulation of the cerebellum in essential tremor: a controlled study. Arch Neurol 2002;59(3):413-7.

20. Maeda F, Keenan JP, Tormos JM, Topka H, Pascual Leone. A Modulation of corticospinal excitability by repetitive transcranial magnetic stimulation. Clin Neurophysiol 2000;111: 800-5.

Rate this article: 
Average: 5 (7 votes)
Bibliografie: 
Traducere: 
Autor: