Wirkungsweise von TMS

Bei einer Reihe von neurologischen, neuropsychiatrischen und psychiatrischen Erkrankungen geht man davon aus, dass die Hirnaktivität in bestimmten Regionen aus dem Gleichgewicht geraten ist. Mithilfe der transkraniellen Magnetstimulation (TMS) können diese Regionen gezielt stimuliert werden, um die gestörte Hirnaktivität zu normalisieren.

Die Magnetimpulse der TMS induzieren ein zeitvariantes – das heißt, ein veränderndes – elektrisches Feld. Die dadurch hervorgerufene elektrische Potenzialänderung führt zu einem Impulsstrom in den Nervenzellen, welcher die stimulierten Neuronen depolarisieren oder hyperpolarisieren und somit ihre Aktivität verändern, das heißt, modulieren kann. Dies beeinflusst nicht nur die direkt stimulierten Nervenzellen, sondern auch die mit ihnen verbundenen Neuronen. Gleichzeitig kann TMS die Durchblutung des Gehirns verbessern, wodurch die Nervenzellen besser mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden.

Die Kombination dieser Effekte führt zu Veränderungen in der Struktur und Funktion neuronaler Netzwerke, die zu einer Verbesserung bei neurologischen, neuropsychiatrischen und psychiatrischen Erkrankungen beitragen können. Wie lange diese Veränderung anhält, hängt unter anderem von der Dauer der Stimulation und Anzahl der Behandlungssitzungen sowie der Stärke, Frequenz und Richtung des induzierten elektrischen Feldes in der Großhirnrinde ab:

• Die Stärke des induzierten elektrischen Feldes beeinflusst die Intensität der Potenzialänderungen in den Neuronen, indem sie die Amplitude der elektrischen Ladungen in den Zellmembranen verändert. Wenn ein stärkeres elektrisches Feld auf die Neuronen einwirkt, werden größere Potenzialänderungen erzeugt, da die Ladungen in den Zellmembranen stärker beeinflusst werden.

• Die Frequenz der Stimulationspulse hat ebenfalls einen signifikanten Einfluss, vor allem auf die langfristige neuronale Aktivität, da je nach Frequenz und Stimulationsmuster verschiedene Formen der neuronalen Plastizität induziert werden. Niederfrequente Stimulation wird häufig mit einer langfristigen Schwächung der synaptischen Verbindungen und somit einer Verringerung der Aktivität verbunden, während hochfrequente Stimulation häufig mit einer Stärkung der Synapsen und einer Erhöhung der Aktivität einhergeht.

• Die Richtung des induzierten elektrischen Feldes, die vom Winkel der Magnetsupule zur Schädelachse abhängt, kann zu einer verstärkten Aktivierung (Depolarisation) oder Hemmung (Hyperpolarisation) der Nervenzellen führen. Eine Depolarisation des Ruhemembranpotenzials erhöht die kortikale Erregbarkeit und das Aktivitätsniveau der Neuronen. Eine Hyperpolarisation des Ruhemembranpotenzials hingegen senkt beides.