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I ricercatori esaminano gli effetti di stimolo magnetico transcranial sul cervello

I ricercatori della Ruhr-Universität Bochum hanno guadagnato le nuove comprensioni sulla domanda di come lo stimolo magnetico transcranial (TMS) effettua l'interconnessione funzionale dei neuroni. Per visualizzazione, hanno impiegato le tinture fluorescenti che forniscono informazioni sull'attività dei neuroni da indicatore luminoso. Facendo uso di questa tecnica, hanno indicato in un modello animale che TMS predispone le connessioni di un neurone nella corteccia visiva del cervello per i trattamenti di riorganizzazione.

TMS sta usando come trattamento per una serie di malattie di cervello quali la depressione, il morbo di Alzheimer e la schizofrenia, ma c'è stato poca ricerca su quanto TMS funziona esattamente. Il gruppo del Dott. Dirk Jancke di professore associato del laboratorio ottico della rappresentazione a Bochum descrive le sue nuove scoperte negli atti del giornale dell'Accademia delle Scienze nazionale degli Stati Uniti d'America (PNAS).

Esame degli effetti sulle mappe corticali nella corteccia visiva

I ricercatori hanno studiato come TMS pregiudica l'organizzazione di cosiddette mappe di orientamento nella parte visiva del cervello. Quelle mappe sono parzialmente geneticamente risolute e parzialmente a forma di dall'interazione con i nostri dintorni. Nella corteccia visiva, per esempio, i neuroni rispondono alle barriere di contrasto di determinati orientamenti, che costituiscono tipicamente i limiti degli oggetti. I neuroni che rispondono preferibilmente alle barriere di un orientamento specifico sono raggruppati molto attentamente mentre i cluster dei neuroni con altre preferenze di orientamento sono individuati gradualmente più lontano, complessivamente formanti una mappa sistematica attraverso tutti gli orientamenti.

Il gruppo ha impiegato l'alta frequenza TMS ed ha confrontato il comportamento dei neuroni agli stimoli visivi ad un orientamento angolare specifico prima e dopo la procedura. Il risultato: Dopo lo stimolo magnetico i neuroni hanno risposto più variabile, cioè, la loro preferenza per un orientamento particolare era meno pronunciata che prima del TMS. “Potreste dire che dopo il TMS i neuroni erano piuttosto indecisi e quindi, potenzialmente aperto alle nuove mansioni„, spiegate Dirk Jancke. “Di conseguenza, ragione per cui il trattamento ci fornisce una finestra di tempo per l'induzione dei trattamenti di plastica durante cui i neuroni possono cambiare la loro preferenza funzionale.„

Un breve addestramento visivo ricostruisce le mappe

Il gruppo poi ha esaminato l'impatto di un addestramento visivo passivo dopo il trattamento di TMS. 20 minuti dell'esposizione alle immagini di un orientamento angolare specifico piombo all'ingrandimento di quelle aree del cervello che rappresenta l'orientamento preparato. “Così, la mappa nella corteccia visiva ha compreso la tendenziosità nel contenuto in informazioni dello stimolo visivo precedente cambiando la sua pianta entro un breve periodo di tempo,„ dice Jancke. “Una tal procedura - che è un addestramento mirato a del motore o sensitivo dopo che TMS per modificare il reticolo della connettività del cervello - potrebbe essere un approccio utile agli interventi terapeutici come pure per i moduli specifici di addestramento del sensitivo-motore,„ spiega Dirk Jancke.

Sfide metodologiche

Lo stimolo magnetico Transcranial è una procedura indolore non invadente: Un solenoide sta posizionando sopra la testa e l'area del cervello in questione può essere attivata o inibita per mezzo di onde magnetiche. Finora piccolo è conosciuto circa l'impatto della procedura ad un livello cellulare della rete, perché il forte campo magnetico del TMS sovrappone i segnali che sono usati dai ricercatori per riflettere gli effetti di un neurone del TMS. L'impulso magnetico interferisce in particolare con le tecniche di misura elettriche, quale l'elettroencefalogramma. Inoltre, altre procedure utilizzate in partecipanti umani, per esempio imaging a risonanza magnetica funzionale, sono troppo lente o la loro risoluzione spaziale è troppo bassa.

Il gruppo di Dirk Jancke ha usato le tinture fluorescenti dipendenti di tensione, incassate nelle membrane dei neuroni, per misurare l'attività del cervello dopo il TMS con alta risoluzione spazio-temporale. Non appena l'attività di un neurone è modulata, le molecole di tintura cambiano l'intensità dell'emissione. I segnali luminosi quindi forniscono informazioni sui cambiamenti immediati nell'attività dei gruppi di neuroni.