Aprende más rápido por estimulación magnética cerebral
Los investigadores de Bochum investigan los efectos de los patrones de estimulación TMS alteran específicamente la actividad de ciertas células nerviosas
Lo que parece ciencia ficción es realmente posible: la estimulación magnética desde el exterior puede influir específicamente en la actividad de ciertas células nerviosas craneales. Lo que sucede exactamente en el cerebro, hasta ahora no estaba claro. Médico Bochum bajo la dirección del Prof. Dr. med. Klaus Funke (Departamento de Neurofisiología) ahora ha demostrado que diferentes patrones de estímulo actúan sobre diferentes células e inhiben o aumentan su actividad. Ciertos patrones de estímulo han hecho que las ratas sean más fáciles de aprender.Los hallazgos podrían contribuir al hecho de que la estimulación cerebral en el futuro puede usarse más específicamente contra los trastornos funcionales del cerebro. Los investigadores han publicado sus estudios en el Journal of Neuroscience y el European Journal of Neuroscience.
Los pulsos magnéticos estimulan el cerebro.
La estimulación magnética transcraneal, o TMS para abreviar, es un método relativamente nuevo para la estimulación indolora de las células nerviosas del cerebro. El método, presentado por primera vez por Anthony Barker en 1985, se basa en el hecho de que se puede utilizar un campo magnético para estimular la corteza, que se encuentra directamente debajo del hueso del cráneo. El TMS se utiliza en diagnóstico, en investigación básica y como potencial instrumento terapéutico. Cuando se usa con fines de diagnóstico, un solo pulso magnético se usa para probar la capacidad de las células nerviosas para activarse en un área de la corteza para evaluar cambios en enfermedades o después de tomar medicamentos o después de una estimulación artificial previa del cerebro. También se puede usar un solo pulso magnético para probar la participación de una determinada área cortical en una tarea sensorial, motora o cognitiva, ya que interrumpe temporalmente su actividad natural, es decir, "apaga" temporalmente el área.
Los estímulos repetidos cambian la actividad cerebral
La TMS repetitiva se ha utilizado desde mediados de la década de 1990 para cambiar específicamente la capacidad de las células nerviosas para activarse en la corteza humana: “En general, la estimulación de baja frecuencia reduce la actividad de las células en un Hz, es decir, un pulso magnético por segundo. A frecuencias más altas de cinco a 50 pulsos por segundo, la actividad de las células aumenta ”, explica el Prof. Funke. Los investigadores se preocupan principalmente por patrones de estímulos especiales, como la llamada estimulación de explosión theta (TBS). Las ráfagas de 50 Hz se repiten a 5 Hz. "Este ritmo se basa en el ritmo theta natural de cuatro a siete Hertz que se puede observar en el EEG", dice Funke. El efecto depende principalmente de si dichos patrones de estímulo se administran de forma continua (cTBS, efecto debilitador) o con interrupciones (intermitente, iTBS, efecto intensificador).
Los puntos de contacto entre las células se fortalecen o debilitan
Se desconoce en gran medida cómo se modifica exactamente la actividad de las células nerviosas mediante la estimulación repetida. Se supone que los puntos de contacto (sinapsis) entre las células se fortalecen (potenciación sináptica) o se debilitan (depresión sináptica) por la estimulación repetida, proceso que también juega un papel importante en el aprendizaje. Recientemente se demostró que los efectos de TMS y el aprendizaje interactúan en humanos.
Las células corticales inhibidoras son particularmente sensibles a la estimulación.
Los investigadores de Bochum ahora han podido demostrar por primera vez que una estimulación de la corteza artificial cambia específicamente la actividad de ciertas células nerviosas inhibidoras según el protocolo de estímulo utilizado. La interacción de las células nerviosas estimulantes e inhibidoras es un requisito previo esencial para el funcionamiento saludable del cerebro. Las células nerviosas que se especializan en la inhibición muestran una variedad mucho mayor de formas y estructuras de actividad que sus compañeras excitadoras. Entre otras cosas, producen diferentes proteínas funcionales en su cuerpo celular. En sus estudios, el Prof. Funke se centró en la investigación de las proteínas parvalbúmina (PV), calbindina-D28k (CB) y calretinina (CR). Están formados de forma dependiente de la actividad por varias células inhibidoras, de modo que su cantidad proporciona información sobre la actividad de las células nerviosas correspondientes.
Los patrones de estímulo tienen un efecto especial en ciertas células.
Las investigaciones han demostrado, por ejemplo, que la activación de la estimulación con interrupciones (protocolo de estímulo iTBS) casi solo reduce la formación de PV, mientras que la actividad amortiguadora de la estimulación continua (protocolo cTBS) o una estimulación de 1 Hz igualmente amortiguadora reduce principalmente la producción de CB para disminuir. . La formación de CR no fue modificada por ninguno de los protocolos de estímulo probados. El registro de la actividad eléctrica de las células nerviosas confirmó un cambio en la inhibición de la actividad cortical.
Aprenda más rápido después de la estimulación
En un segundo estudio, publicado recientemente en el European Journal of Neuroscience, el grupo del profesor Funke también pudo demostrar que las ratas aprenden más rápido si fueron tratadas con un protocolo de estímulo activador (iTBS) antes de cada entrenamiento, pero no si el cTBS inhibitorio - Se utilizó el protocolo. Se demostró que la formación inicialmente reducida de la proteína parvalbúmina (PV) se incrementó nuevamente por el procedimiento de aprendizaje, pero solo en las áreas del cerebro involucradas en el proceso de aprendizaje. En los animales que no participaron en la tarea de aprendizaje específica, la producción de PV permaneció reducida después de la estimulación activadora. “El tratamiento con iTBS inicialmente reduce la actividad de ciertas células nerviosas inhibidoras en general, de modo que las actividades de aprendizaje posteriores se pueden guardar más fácilmente”, concluye el Prof. Funke. “Este proceso se conoce como 'puerta'. En un segundo paso, la actividad de aprendizaje normaliza nuevamente la inhibición y la formación de PV ".
Trate más específicamente en el futuro
La EMT repetitiva ya se está utilizando a modo de prueba con un éxito limitado en el tratamiento de trastornos funcionales del cerebro, especialmente en la depresión grave. También se pudo demostrar que los trastornos funcionales de las células nerviosas inhibidoras juegan un papel importante en enfermedades neuropsiquiátricas como la esquizofrenia. "Ciertamente, todavía es demasiado pronto para derivar nuevas formas de tratamiento para los trastornos funcionales del cerebro a partir de los resultados de nuestro estudio, pero los hallazgos hacen una contribución importante a una aplicación quizás más específica de TMS en el futuro", espera el profesor Funke. .
Grabaciones de títulos
Benali, A., Trippe, J., Weiler, E., Mix, A., Petrasch-Parwez, E., Girzalsky, W., Eysel, UT, Erdmann, R. y Funke, K. (2011) Theta- estalló la inhibición cortical de la edad de la estimulación magnética transcraneal. J. Neurosci., En prensa.
Mix, A., Benali, A., Eysel, UT, Funke, K. (2010) La estimulación de ráfaga theta magnética transcraneal continua e intermitente modifica el rendimiento del aprendizaje táctil y la expresión de proteínas corticales en la rata de manera diferente. En: Eur. J. Neurosci. 32 (9): 1575-86. doi: 10.1111 / j.1460-9568.2010.07425.x. Epub 2010 18 de octubre.
Fuente: Bochum [Universidad del Ruhr]
