Neuronale Magnetstimulation

Modular extended Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)

MEXT

Das vier Jahre (Januar 2021 – Dezember 2024) laufende Projekt gliedert sich in vier teilweise überlappenden Projektphasen, die jeweils fortlaufend evaluiert werden.

Psychische Erkrankungen wie Depressionen oder Schmerzstörungen stellen eine große gesundheitliche Einschränkung für das Individuum, eine enorme psychosoziale Belastung der erkrankten Person und ihres Umfeldes und eine massive sozioökonomische Belastung der Gesellschaft dar (Berger, 2018). Die Krankheitskosten für psychische Erkrankungen lagen in Deutschland im Jahr 2015 mit 44,4 Milliarden Euro an zweiter Stelle (Statisches Bundesamt). Am Beispiel der Depression sieht man, wie allgegenwärtig das Thema ist. In Deutschland erkranken bis zu 20% der Menschen im Laufe ihres Lebens an einer Depression (Berger, 2018).

Die Transkranielle Magnetstimulation ist eine schmerzfreie, nicht-invasive Stimulation des Gehirns mit einer Stimulationsspule. Unter der Spule entsteht ein gepulstes Magnetfeld, das die Schädeldecke passiert und ein elektrisches Feld und somit ein Aktionspotential im stimulierten Hirnrindenareal induziert. Appliziert im Bewegungsareal des Gehirns führt die TMS zu einem sichtbaren und eindrücklich zu beobachtenden Muskelzucken. Eine wiederholte Stimulation führt zu länger anhaltenden Veränderungen im Gehirn, die in psychologischen und bildgebenden Experimenten (ableitbar unmittelbar nach einmaliger Anwendung) und in der Gesundung bei psychischen Erkrankungen (mehrtägige Behandlung) messbar sind.

Problembeschreibung

Der bisherige Aufbau von Magnetstimulatoren basiert auf einem Schwingkreis. Der Kondensator und die Spule müssen aufeinander abgestimmt werden und können dann einen Stimulationsimpuls (2500 V, 2000 A, 200 μs, 3 Tesla abgeben). Einstellbar ist hierbei lediglich die Höhe (Amplitude) des Impulses.

Hauptprobleme der bisherigen TMS:
• Die Größe des stimulierbaren Areals ist vergleichsweiße groß (min. 1 cm²). Dadurch sind Tierversuche nur an großen Tieren möglich. Hinsichtlich einer schnellen Ergründung der Wirkmechanismen der TMS wäre ein Einsatz bei Kleintieren wünschenswert.
• Stimulationspulse sind laut (bis zu 120 dB), was bei einem Einsatz am Kopf der Patienten (nah am Ohr) unvorteilhaft ist, da ein Gehörschutz getragen werden muss.
• Hohe Verluste durch Begrenzung auf Sinuspulse. Optimierte Pulsformen könnten die Verluste um 38% reduzieren (Götz, 2017).
• Schwere und große Geräte führen dazu, dass keine mobilen Geräte erhältlich sind.
• Unhandliche und ungenaue Spulen; dies könnte durch kleinere Leiterquerschnitte und neue Verguss- und Spulenformungen verbessert werden.