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Biologische Psychologie (Fach) / Methoden 5 - Transkranielle Magnetstimulation (Lektion)

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• Kausal oder korrelativ? ist eine kausale Methode das sie Hirnaktivität manipuliert 
• ist das Verfahren invasiv oder nicht ? nicht invasiv 
• was macht TMS allgemein? kurzfristige Hemmung oder Stimulation bestimmter Hirngebiete 
• Auf was basiert TMS? Prinzip der elektromagnetischen Induktion 
• Induktion ist das umgekehrte Prinzip von Elektromagnetismus - durch ein Magnetfeld kann ein Strom erzeugt werden  - jede Änderung in der magnetischen Flussdichte führt zur Entstehung eines magnetischen Feldes und das führt zur Induktion in einem Leiter => es erzeugt also einen Strom 
• Wer hat die Induktion entdeckt? Micheal Faraday 
• mit Hilfe eines __ ___ Stroms von ca. __ Dauer wird in einer __ ein ___, sich ___ Magnetfeld erzeugt (mit einer Stärke von __) starken, kurzzeitigen  1ms  Spule starkes, sich änderndes  2-3 Tesla 
• Ist die Spule in Kopfnähe entsteht ein elektrischer Strom im darunterliegenden Gewebe
• Was löst der elektrische Strom im Gewebe aus? die Ionenströme werden beeinflusst und es ändert sich die Erregbarkeit der Zellen 
• in welcher Tiefe verändert TMS die kortikale Verarbeitung? bis zu 2cm 
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• wann ist der TMS Effekt am fokalsten? Und wie stark? bei einer 8-förmigen Spule (1-1,5cm^3) 
• das Magnetfeld passiert ___ Schädelknochen, Hirnhäute etc. ohne Abschwächung 
• in welchem Gewebe sind die induzierten Ströme am größten? in Gewebe mit hoher Leitfähigkeit (Liquor, Nervenzellen, Nervenfasern...) 
• wie müssen Neurone und Dendriten liegen um depolarisiert zu werden= parallel zur Kopfoberfläche 
• Wie misst man Stimulationen über dem M1? Wo liegt die Motorschwelle (MS)? EMG Elektromyographie die Intensitität die in 50% der Fälle eine EMG Antwort von mind. 50 mikro Volt auslöst 
• zum ersten mal beschrieben von Merton und Morton 
• single-pulse TMS - Stimulation von M1 - Info über Größe der motorischen Repräsentation - Stimulation während kognitiven Prozessen geben Rückschlüsse über Nervenleitgeschwindigkeit => kann man messen über Amplitude an einem Effektor  kann man durch systematische Variation der Stimulusorte bestimmen  kann gezielten Zeitpunkt unterbrechen
• Kartierung motorischer Funktionen linkshänder haben stärkste Motoreaktion bei Stimulation des rechten Cortex und umgekehrt haben rechtshänder die stärkste Motoreaktion bei Stimulaiton des linken Cortex 
• rTMS hochfrequent niedrigfrequent hochfrequente und intensive Sequenzen führen zu einer Bahnung/ leiteren Erregbarkeit durch eine reduzierte Motorschwelle (Effekt ist mit LTP vergleibar) niedrigfrequente und geringere Stimulationsstärken führen zu einer Reduktion der Erregbarkeit analog zu einer long-term depression (LTD) 
• Faustregel für rTMS Frequenzen >5Hz senken Motorschwelle = höhere Erregbarkeit Frequenzen <1Hz erhöhen Motorschwelle = reduzierte Erregbarkeit 
• hemmende Effekte mit geringer Stimulationsfrequenz führen zu virtuellen, transienten Läsionen und blockieren Funktionen 
• TMS zur Funktionsblockierung beide Arten rTMS: Aufgabe - 10-30Min. TMS - Aufgabe single-pulse TMS: Reiz - 1 TMS von 50-300ms - Aufgabe 
• Vorteile gegenüber Läsionsstudien zeitlich begrenzte Effekte  keine Reorganisation des Cortex Kontrollmessungen im gleichen VP möglich 
• geeignete Kontrollbedingungen bei TMS zur Funktionsblockierung 1) anderes Kontrollareal stimulieren 2) sham Bedingung: nur Ton von TMS ohne Stimulation  3) inner-Subjekt (VP einmal stimulieren und einmal nicht) oder zwischen-subjekt (eine VP-Gruppe stimulieren und andere nicht) 
• Stimulation mit TMS vor neuronalen Prozess bahnende/ erregende Wirkung  - Neurone werden voraktiviert - Schwelle wird eher erreicht  
• Stimulation mit TMS während neuronalem Prozess hemmende Wirkung es werden auch andere Neurone aktiviert und das stört den kognitiven Prozess, wir werden weniger zuverlässig 
• TMS und funktionelle Bildgebung TMS kann kausale Aussagen über Hirn-Funktions-Zusammenhänge machen  - man kann Hypothesen prüfen die z.B. aufgrund von fMRT gemcht wurden  - man stimuliert dann diese Areale um Aufschluss über die Rolle des Areals zu erlangen 
• Platzierung der Spule 2 Herausforderungen 1) tangentiale Anordnung der spule  2) räumliche genau und replizierbare Stimulation 
• Lösungen für Platzierung der Spule: 1) EEG Elektrodenpositon als Orientierung  2) stereotaktische Platzierung unter Berücksichtigung individueller struktureller Bildgebung, man macht also vorher ein fMRT und guckt dann genau wo man die Spule platzieren muss 
• TMS als therapeutische Maßnahme - rTMS bei psychiatrischen Erkrankungen therapeutisch zur kurzzeitigen Verbesserung der Symptomatik  --> meist hochfrequente Stimulation des linken dorsolateralen Präfrontalcortex  --> oder niederfrequente Stimulation des rechten DLPFC 
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• Risiken 1. TMS kann epileptische Anfälle auslösen = Sicherheitspersonal 2. Hörschäden  3. wenn TMS und EEG gleichzeitig muss man aufpassen weil konventionelle EEG Elektroden heiß werden und Skalp-Verbrennungen verursachen  4. mögliche Einflüsse auf das Herz = Vp mit Herzschäden ausschließen  5. arbeiten mit Spannungen bis 4000V (Achtung technische Sicherheit)  6. metallische Implantate = Ausschlusskriterium 
• Gefahr von Überhitzung besteht nicht, zugeführte Energie ist geringer als die des Hirnstoffwechsels 

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