VL4 - TMS, TDCS, TACS

Question 1

Wie funktioniert die transkranielle Magnetstimulation (TMS)?

Answer 1

Strom fließt durch die Spule und erzeugt einen Magnetfeld senkrecht zur Stromrichtung –> Magnetfeld passiert durch Haut und Schädeldecke –> elektrisches Feld im Gewebe –> Auslösung von Aktionspotenzialen in kortikalen Neuronen
- Prinzip der elektromagnetischen Induktion

Question 2

Erzeugt TMS IPSPs und EPSPs oder Aktionspotenzialen?

Answer 2

TMS erzeugt Aktionspotenzialen

Question 3

Was ist Interferenz in TMS?

Answer 3

Die externe Stimulation interferiert mit der “normalen” Reizverarbeitung im stimulierten Areal
- Wenn es keine Aktivität im Areal gibt, erzeugt TMS eine
- Wenn es schon eine Aktivität im Areal gibt, stört TMS sie

Question 4

Auf welche Tiefe funktioniert TMS?

Answer 4

Einfluss auf KORTIKALE Informationsverarbeitung bis ca. 2cm Tiefe

Question 5

Wie soll man die TMS-Spule platzieren?

Answer 5

Tangentiale Platzierung der Spule + räumlich genaue und replizierbare Stimulation

Question 6

Was sind die zwei Möglichkeiten der TMS-Spule Platzierung?

Answer 6

1) 10-20-System: Spule wird bei jedem Probanden über einer bestimmten Elektrodenposition nagebracht

2) Stimulationsort wird für jeden Probanden anhand der individuellen Neuroanatomie (struktureller MRT Scan) bestimmt (Neuronavigation)

Question 7

Was sind die drei Stimulationsprotokolle bei TMS?

Answer 7

1) Single-pulse TMS (spTMS)
2) Repetitive TMS (rTMS)
3) Theta-burst TMS (TBS)

Question 8

Was ist spTMS?

Answer 8

Ein einzelner Puls wird im Areal ausgelöst
- Der Effekt hängt vom Zeitpunkt der Stimulation ab: bahnende Wirkung vor und hemmende Wirkung nach dem Prozess

Question 9

Wofür wird spTMS am häufigsten benutzt?

Answer 9

1) Um einen bestimmten kortikalen Areal zu lokalisieren

2) Um die motorische oder kognitive Funktion/Erregbarkeit zu untersuchen

3) Um die Leitfähigkeit vom Gehirn bis zum Lenke zu messen

Question 10

Was ist rTMS?

Answer 10

Länger andauernde Stimulation mit bestimmter Intensität und Frequenz –> die Effekte überdauern die Stimulationsdauer (z.B. Stimulation 5min - Effekt 10min)

Question 11

Wie kann rTMS eine bahnende oder hemmende Wirkung haben?

Answer 11

Frequenz über 5Hz –> Senkung der Motorschwelle (erhöhte Erregbarkeit) LTP

Frequenz unter 1Hz –> Erhöhung der Motorschwelle (reduzierte Erregbarkeit) LTD

Question 12

Was ist TBS?

Answer 12

Hochfrequente Bursts mit hohen Intensität (z.B. 50Hz)

Question 13

Was sind die zwei Typen von TBS?

Answer 13

(Continuous) cTBS: keine Pausen zwischen den einzelnen Bursts
- Reduziert die Erregbarkeit

(Intermittent) iTBS: Mehrere Sekunden Pause zwischen den Bursts
- Erhöht die Erregbarkeit

Question 14

Was sind 5 Arten von Kontrollbedingungen in TMS?

Answer 14

• Stimulation in einem anderen Zeitfenster
• Stimulation an einem anderen Ort
• “sham” Stimulation - “scheinbare” Stimulation
• Ein anderer Task
• Ein anderer Stimulus

Question 15

TMS und funktionelle Bildgebung (2 Arten)

Answer 15

Offline: Arealstimulation mit rTMS –> fMRT/EEG

Online: spTMS während der Proband eine Aufgabe im fMRT/EEG durchführt

Question 16

Warum wird der motorische Kortex so oft mit TMS untersucht?

Answer 16

Weil TMS nur die kortikale Ariele stimulieren kann und der Stimulation des motorischen Kortex einfach zu messen ist

Question 17

Was sind die Vorteile von TBS?

Answer 17

• Effekte sind langanhaltend, aber reversibel
• Je nach Protokoll kann die kortikale Erregbarkeit erhöht werden (iTBS) oder reduziert werden (cTBS)
• Die Effekte treten schon nach sehr kurzer Stimulation auf (<1min), verglichen mit 10-30min Stimulation bei “klassischer” rTMS

Question 18

Was sind die Vorteile von TMS im Vergleich zu organischen Läsionen?

Answer 18

• Keine Reorganisation/Kompensation des geschädigten Areals durch einen anderen
• Zeitliche Komponenten kognitiver Prozesse können untersucht werden
• Fokale Läsion
• “virtuelle” Läsions können innerhalb des gleichen Probanden bewegt werden

Question 19

Was sind die Vorteile von organischen Läsionen im Vergleich zu TMS?

Answer 19

• Subkortikale Regionen können untersucht werden (TMS nur 2cm)
• Läsionen können sehr genau lokalisiert werden (mit TMS können wir es nicht)
• Effekte auf Kognition/Verhalten sind deutlicher (TMS erzielt kleine Effekte)
• Keine fokale Beeinträchtigung, da ein Läsion ist fast immer sehr breit (mehrere Module beeinträchtigt)

Question 20

Was ist TDCS? Transcranial Direct Current Stimulation

Answer 20

Platzierung von zwei Elektroden auf der Kopfhaut: Anode (+) und Kathode (-), um die Aktivität der Neuronen zu manipulieren

Im Gegensatz zu TMS: keine überschwellige Aktivierung, die direkt Aktionspotentiale auslöst
TDCS verschiebt das Ruhepotential und so beeinflussen wir die Erregbarkeit
- Anodale TDCS –> Depolarisation: Auslösung von APs wird erleichtert
- Kathodale TDCS –> Hyperpolarisation: Auslösung von APs wird erschwert

Question 21

Welche TDCS erhöht die spontane Feuerrate?

Answer 21

Anodale TDCS und kathodale TDCS reduziert sie

Question 22

Was ist TACS?

Answer 22

Gleiches Prinzip wie TDCS, allerdings erfolgt eine oszillatorische Stimulation
- Ermöglicht die Untersuchung bestimmter Frequenzbänder