تحریک مغناطیسی مغز TMS



TMS را می توان نتیجه ی انقلابی دانست که تا کنون 150 سال از آن گذشت است . این تاریخ از زمانی شروع می شود که فارادی القای مغناطیسی را کشف کرد و درقرن اخیر در زمان آنتونی بارکر (Dr. Anthony Barker) به اوج خود رسیده است .

 

 

The Sheffield group with the stimulator which first achieved transcranial magnetic stimulation, February 1985. From left to right: Reza Jalinous, Ian Freeston and Tony Barker.

 

این تکنولوژی و  روش جدید این امکان را خواهد داد تا بتوان نسل جدیدی از کشف ها و نظریه ها در مورد ساختار و عملکرد فرآیند های شناختی و حسی به عرصه ی علمی معرفی شود  .
البته در صورتی می توان چنین انتظاری از آن داشت که بتوان مدل های معقولی را تولید کرد که بتوانند استفاده از TMS را امتحان کنند . توماس کوهن ، روشنفکر عرصه ی فلسفه علم ، گفته است :"به صورت آگاهانه یا غیر آن ، تصمیم گیری برای به کار گرفتن یک دستگاه خاص و استفاده از آن در مسیری خاص این فرض را به همراه دارد که می تواند مسائل مشخصی را بوجود آورد . انتظارات ابزاری و همچنین انتظارات نظری وجود دارند و اینها نقش مهمی در توسعه علم دارند . "
اولین تلاش ها برای درمان بوسله ی خواص مغناطیسی و الکتریکی به زمانی بر میگردد که ولتا و گالوانی دو داشنمند این عرصه در قرن 18، تاثیرات الکتریسیته بر انقباض عضلات قورباغه را مشاهده کردند . این مشاهده ، ایمان در  قدرت الکتریسیته را بالا برد .

در سال 1757 ، فردی به نام لِ روی  در اثر اعمال الکتریسیته به مغز یک فرد کور از مسیر شبکیه ها توانست الکتروفوسفین هایی را بوجود آورد .

در همان سال فونتانا و کالدانی به مغز بعضی مجرمان و لاشه های انسان جریان الکتریکی مستقیمی را عبور داند . نتایج این ازمایشات آنقدر جالب و ترسناک بودند که در سال 1804 این آزمایشات بر روی لاشه های بدون سر ممنوع شد . در سال 1838 ، ماتئوچی ،  واژه ی "جریان عضله ای" را به جای الکتریسیته ی حیوانی، که برای فعالیت های بافت های عضلانی به کار برده می شد ، جایگزین کرد .   ده سال بعد ، بویس-ریموند ارتباط بین الکتریسیته و فعالیت عصبی را نشان داد . دوشن دِ بولوگنی  اولین فردی بود که الکتریسیته را برای مطالعه ی بیماری ها ، برای تشخیص و درمان ، استفاده نمود .

این فرد ، برای اولین بار توانسته بود با اعمال الکتریسیته زنی را که در اثر اتنساق کربن دی اکسید  به کما فرو رفته بود ، به حالت عادی باز گرداند . این مشاهدات جالب قدمی بود برای دگر دانشمندان نظیر گالوانی ( فامیل گالوانی فوق ) که الکترو تراپی را بر روی بیماران روانی و برای زنده کردن مردگان اغاز کنند .
در قرن نوزدهم که فارادی به این نکته پی برد که می توان الکتریسیته و مغناطیس به یکدیگر تبدیل شوند ، آغازی بر استفاده از مغناطیس در حوزه ی علوم طبیعی بود . ولی در ابتدا  کسی اطلاع نداشت که باید از میدان های مغناطیسی متغیر برای این کار استفاده کرد .
در سال 1896 ، در نتیجه ی مطالعاتش بر روی جریان های متناوب ، دِ آرسنوال بوجود آمدن فسفین ها در اثر میدان های مغناطیسی را گزارش کرد . وی نوشت که با اعمال میدان مغناطیسی با شدت 110 ولت ، 30 آپر و فرکانس 42 سیکل بر ثانیه ، اگر به سر متصل باشد میتوان دفسفین ، سرگیجه و و در بعضی افراد بیهوشی را به دنبال داشته باشد .



بدون اطلاع داشتن از فعالیت دِ آرسنوال ،در سال 1910، سیلوانوس فیلیپس تامسون دستگاهی را طراحی کرد که توانست بوسیله ی آن مگنوتوفسفین هایی را در خود القا نماید . وی این طور توصیف می کند :"در هنگامی که در اتاق خاموش یا با چشمان بسته جریان را عبور می دهیم ، نور هایی ، بدون رنگ یا مایل به آبی دیده می شوند ". همچنین بعد از 2 یا 3 دقیقه مزه ای خاص در دهان خود احساس می کرد که امروزه بیماران تحت مداوای  TMS این مزه را در دهان خود احساس می کنند .



براس اثبات گفته های تامسون ،در سال 1911، فردی  به نام نایت دانلپ دز دانشگاه johns Hopkins  تصمیم گرفت آزمایشاتی روی بیماران انجام دهد  . وی سیمپیچی بیضی شکل با 27 دور (ارتفاع 20 سانتیمتر و قطر  25 سانتیمتر) طراحی کرد  که از سقف آویزان می شد و بر روی سر بیمار قرار می گرفت . برای جلوگیری از اثرات روانی اصوات بر روی مغز ، وی بر روی گوش بیمارن گوشی هایی را تعبیه کرد . وی در ابتدا 200 امپر  با فرکانس 60 هرتز از این سیمپیچ ها عبور داد. بعضی از بیماران فسفین هایی را می دیدند وبعضی ها نه . سپس وسایل خود را به نیروگاه برد و در آنجا توانست تحریکات خود را به 480 آمپر و فرکانس 25 هرتز برساند . در این موقعیت تمامی افراد تحریکا را احساس می کردند و بعضی ها حتی می گفتند که تمامی بینایی شان منور شده است . دانلپ این تحریکات را به "مهار یا قوی کردن بعضی از تحریکان بینایی در عصب در لحظه ی تحریک بوسیله ی میدان مغناطیسی " ربط داد ولی نکته ای را به این مسئله افزود که " اینکه این جریانات القایی در مسیر بینایی کورتک اسیپیتال را مستقیما تحریک می کنند یا در ابتدا شبکیه را تحریک می کنند ، مشخص نیست . "
در سال 1911، مگنوسن و استیونز دو سیمپیشچ با مقطع بیضی شکل ساختند . این سیمپیچ ها هم می توانستند به صورت تکی و یا به صورت هم محور با هم استفاده شوند . آنها به این نکته پی یردند که افراد مورد آزمایش در هنگام روشن شدن و خاموش شدن جریان مستقیمی که از سیمپیچ ها عبور می کردند ، میله ای منور افقی را می دیدند که به بالا و پایین حرکت می کرد . آنها در محل تاثیر تحریکات ناکام ماندند .


بیش از 3 دهه گذشت تا پیشرفت بیشتری در زمینه ی تحریک مغناطیسی انجام شود . تا این زمان ،فقط دانشته شده بود که می توان تاثیرات بینایی با تحریک شبکیه ، عصب بیناسس و کورنکس اسیپیتال گذاشت . در سال 1946، والش گزارش کرد که می توان فسفین هایی را با استفاده از سیمپیشچ های آهنی قرار گرفته در کنار چشم ها که با فرکانس بین 5 تا 90 هرتز تحریک می شد ، بوجود آورد . وی به این نکته پی برد که وقتی جریان متناوب ثابتی وجود داشته باشد ، احساس پس از چند ثانیه و در صورت بالا بودن فرکانس ، خیلی سریعتر از بین می رود .

 

همچنین این احساس با حرکت دادن چشم بیشتر به طول می انجامید . این تحقیقات توسط بارلو و همکارنش در سال 1947 ادامه پیدا کرد .  آنها سیمپیچ کوچک آهنی ساختند و آن را رو گیجگاه ولی بدون تماس با پوست قرار دادند . با اعمال جریان 10 تا 40 هرتز ،احساس چشمک(flicker) نور رنگی و غیز رنگی تولید می شد . وقتی جریان بیشتر می شد ،  این  چشمک فضای بیشتری از میدان دید را در بر می گرفت . با گذاشتن این تحریک بر روی قسمت اسیپیتال ، هیچ جوابی گرفته نشد . و در نتیجه ، فهمیدند که تحریک این احساس ها را از طریق شبکیه بوجود می آورد .
در سال 1959 ، برای نشان دادن تحریک دیگر اعصاب غیر از شبکیه ، الکساندر کولین و همکارانش ، در دانشگاه UCLA یک سیمپیچ تحریک شاختند که میله ای الکترومغناطیسیس  با نوک هرمی  را در بر گرفته یود . آنها نشان دادند که احساس های چشمک زمانی قویتر هستند که این میله در نزدیکی گیجگاه و اسیپیتال قرار دارد . آنها برای اولین بار نشان دادند که اگر مقدار میدان مغناطیسی به اندازه ی کافی قوی باشد ، می تواند عصب های حرکتی را تحریک کند.
درسال 1965 ، بیکفورد و فرمینگ از پالسهاس مغناطیسی برای به حرکت در آوردن اندام خرگوش  قورباغه و اسنان استفاده کردند . سیستم آنها پالس هایی به اندازه ی 2 تا 3 تسلا و به مدت 200میکرو ثانیه بوسیله ی بانک خازنی تولید می کرد . آنها این نظریه را دادند تحریک بخ این دلیل انجام می شود که جریان های گردابی در اطراف عصب های حرکت بوجود می آید . قبل از این کار ، جریان های سینوسی برای تحریک استفاده می شد  که این جریان ها باعث داغ شدن آهنربا می شدند . همچنین این جریان ها باعث ایجاد انقیاض های کزازی در عضلات می شد . ولی پالس های مغناطیسی یک تحریک انجام می دادند که این کار باعث می شد که عضله برای لحظه ای انقباض پیدا کند .
دهه ای بعد ، آنتونی بارکر و همکارانش در دانشگاه شفیلد  در مورد تحریک انتخابی نورون ها تحقیق می کردند . که در نتیجه به تحقیق در مورد کار برد های کلینیکی تحریک پالس مغناطیسی انجامید . بعد از این  مشخص شد که اندازه ی میدان مغناطیسی و آهنگ تغییر پالس ها باید در  نظر گرفته شوند . با همکاری واحد مهندسی بالینی و فیزیک پزشکی ، در نهایت در سال 1981  اولین تحریک مغناطیسی اعصاب محیطی انجام شد .

در سال 1985 ، گروه داشنگاه سفیلد تلاش کردند برای اولین بار با میدان مغناطیسی قویتر و مناسب تر مغز انسان را تحریک کنند . در سال 1980 ، مرتون و مورتون  نشان داده بودند که می توان با جریان الکتریکی مغز را تحریک کرد ولی این کار بسیار درد آور بود . ولی تحریک مغناطیسی این وعده را می داد که این کار بدون درد انجام شود . اولین آزمایش با موفقیت اجام شد و محققین توانستند با قرار دادند سیمپیچ در نزدیک کورتکس حرکتی دو دست بیمار را بدون هیچ دردی حرکت بدهند . این عمل باعث شد که توجهات کلینیکی و آزمایشگاهی به تحریک مغناطیسی بیشتر شود .  و تا الآن تحقیقات ادامه دارد . 


ساختار و عملکرد TMS :
مدار تحریک مغناطیسی  تک پالس در شکل زیر دیده می شود :