Einfluss von Stimulationsintensität und Spulencharakteristik auf die Effektivität niederfrequenter repetitiver transkranieller Magnetstimulation (rTMS)
Influence of stimulus intensity and coil characteristics in low frequency repetitive transcranial stimulation (TMS)
by Jochen Harms
Date of Examination:2008-05-22
Date of issue:2008-02-04
Advisor:Dr. Nicolas Lang
Referee:Prof. Dr. Walter Paulus
Referee:Prof. Dr. Michael Müller
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-714
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Description:Dissertation
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Abstract
English
Influence of stimulus intensity and coil characteristics in low frequency repetitive transcranial stimulation (TMS) In fifteen healthy volunteers, 900 biphasic pulses of 1 Hz rTMS to the left primary motor cortex (M1) were applied at an intensity that was 10% below or 15% above resting motor threshold. For rTMS, two different figure-of-eight shaped coils (Magstim or Medtronic coil) were used, attached both to a Madtronic MagPro Stimulator. Motor evoked potentials (MEPs) were recorded with the same set-up used for rTMS (MEP-rTMS) before and twice after rTMS. Using a different TMS setup, monophasic pulses to the M1 were also applied in order to assess the effects of rTMS on corticospinal and intracortical excitability. In a control experiment with eight volunteers, the same measurements were performed after 15 min of 1 Hz repetitive electrical nerve stimulation (rENS) of the right ulnar nerve. Analysis of variance revealed an interaction between intensity, coil and time of measurement. Suppression of corticospinal excitability was strongest after suprathreshold 1 Hz rTMS with the Medtronic coil. Regardless of the type of coil, suprathreshold but not subthreshold rTMS transiently prolonged the cortical silent period and attenuated paired-pulse facilitation. Suprathreshold 1 Hz rENS also induced a short-lasting inhibition of MEP-rTMS. Both the stimulation intensity and the type of TMS coil have an impact on the after effects of 1Hz rTMS. Re-afferent feedback activation may at least in part account for the stronger suppression of corticospinal excitability by suprathreshold 1 Hz rTMS. These data should be considered when rTMS is used as therapeutic means.
Keywords: repetitive transcranial magnetic stimulation; rTMS; stimulus intensity; coil characteristic; electrical nerve stimulation; afferent
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Einfluss von Stimulationsintensität und Spulencharakteristik auf die Effektivität niederfrequenter repetitiver transkranieller Magnetstimulation (rTMS) Fünfzehn gesunde Probanden bekamen eine 1-Hz-rTMS im Bereich des primären motorischen Kortex (M1) mit 900 biphasischen Impulsen appliziert, bei Intensitäten von 10% unter und 15% über der motorischen Reizschwelle (RMT). Für die rTMS wurden dabei zwei verschiedene achtförmige Spulen (Magstim oder Medtronic Spulen) an einen Medtronic-MagPro-Stimulator angeschlossen. In einem ersten Messblock wurden MEPs durch einen biphasischen Einzelimpuls mit dem jeweiligen rTMS-Aufbau (MEPrTMS) vor und zweimal nach der Intervention gemessen. Ein zweiter Messblock mit monophasischer TMS untersuchte die Effekte der rTMS auf die kortikospinale und die intrakortikale Erregbarkeit. In einem Kontrollexperiment mit acht Probanden wurden die gleichen Messungen vor und nach einer 15 Minuten dauernden elektrischen 1-Hz-Nervenstimulation (rENS) des rechten Nervus ulnaris untersucht. Varianzanalysen wiesen eine Interaktion zwischen der Intensität der rTMS, des Spulentyps und des Messzeitpunkts nach. Die Unterdrückung der kortikospinalen Erregbarkeit war am stärksten nach der überschwelligen 1-Hz-rTMS mit der Medtronic-Spule. Unabhängig von dem Spulentyp verlängerte die überschwellige im Vergleich zur unterschwelligen rTMS vorübergehend die kontralaterale Ruheperiode und unterdrückte die gepaarte Pulsfazilitation. Die überschwellige rENS zeigte auch eine kurzzeitige Inhibition von MEP-rTMS. Die Stimulationsitensität und der Spulentyp haben einen Einfluss auf die Wirkung der 1-Hz-rTMS.Die afferente Rückkoppelung ist zumindest zum Teil für die stärkere Unterdrückung der kortikospinalen Erregbarkeit durch die überschwellige rTMS verantwortlich. Dies sollte bei physiologischen Experimenten und therapeutischen Studien stets bedacht werden.
Schlagwörter: repetitive transkranielle Magnetstimulation; rTMS; Stimulationsintensität; Spulentyp; elektrische Nervenstimulation; afferente Rückkoppelung
