Elektrikten Nöromodülasyona: TMS'nin 250 Yıllık Bilimsel Yolculuğu

Modern TMS Bir Günde Ortaya Çıkmadı

Bugün depresyon, obsesif kompulsif bozukluk, kronik ağrı, tinnitus ve birçok nörolojik hastalıkta kullanılan Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS), aslında yaklaşık 250 yıllık bilimsel gelişimin bir ürünüdür.

Elektrik, manyetizma ve sinir sistemi üzerine yapılan temel bilim araştırmaları, zaman içinde birleşerek günümüzde kullandığımız yüksek teknolojili nöromodülasyon sistemlerinin ortaya çıkmasını sağlamıştır.

1800 | Alessandro Volta: İlk Elektrik Pili

Galvani'nin çalışmalarından ilham alan Alessandro Volta, tarihteki ilk sürekli elektrik kaynağını geliştirdi.

Volta Pili sayesinde;

• Sürekli elektrik akımı elde edildi.

• Elektrofizyoloji deneyleri hız kazandı.

• Tıp ve mühendislikte yeni bir dönem başladı.

1831 | Michael Faraday: Elektromanyetik İndüksiyon

TMS'nin temel fizik prensibi Michael Faraday tarafından keşfedildi.

Faraday'ın gösterdiği temel ilke şuydu:

Değişen manyetik alan, iletken dokularda elektrik akımı oluşturabilir.

Bugün kullanılan bütün TMS cihazları tam olarak bu fizik yasası ile çalışmaktadır.

1836 | Faraday Kafesi

Faraday, elektrik alanlarının iletken yapılar tarafından engellenebileceğini de gösterdi.

Her ne kadar Faraday Kafesi doğrudan TMS teknolojisinin bir parçası olmasa da elektromanyetik alanların davranışını anlamada önemli bir kilometre taşıdır.

1890'lar | Nikola Tesla

Nikola Tesla yüksek frekanslı elektromanyetik alanlar üzerinde çalıştı.

Tesla bobinleri;

• Yüksek frekanslı alternatif akım

• Elektromanyetik alan oluşturulması

• Biyolojik dokular üzerindeki etkiler

konusunda birçok araştırmaya öncülük etti.

Tesla'nın geliştirdiği teknolojiler doğrudan TMS cihazı olmasa da elektromanyetik alan üretimi açısından önemli bir bilimsel basamak oluşturmuştur.

1896 | Arsène d'Arsonval (1896),

kortikal uyarımı indüklemek için manyetik alanların kullanılmasının ilk kez öncülük etti. d'Arsonval J. 1896. Tüm frekans alternatiflerini ölçmek için cihazlar.( CR Soc Biol (Paris) 3:450–7. ) makalesinde, D'Arsonval, Normal insan beynini güçlü bir manyetik alan aracılığıyla uyarmanın mümkün olması gerektiğini öne sürdü, Alternatif bir manyetik alan oluşturmak için büyük bir tel bobini yaptı ve gönüllülerden kafalarını bunun içine yerleştirmelerini istedi. aparat. Gönüllüler ışık hissi yaşadılar ama aynı zamanda vertigo ve baş dönmesi bildirdiler.Bunlar manyetik alana bağlı fizyolojik etkilerin ilk raporlarıydı. D'Arsonval, alternatif akımın vücut üzerindeki fizyolojik etkileri üzerine ilk araştırmayı yaptı . Frekansı 5.000 Hz'in üzerinde olan akımların , elektrik çarpmasının kas kasılmalarına ve sinir uyarım etkilerine neden olmadığını keşfetti . Elektroterapi alanını kurarak vücuda yüksek frekanslı akımın terapötik uygulanmasına öncülük etti.. Terapi için "D'Arsonvalization" olarak bilinen "D'Arsonval akımları" adı verilen 0,5-2 MHz'lik akımlar üretmek için kıvılcım uyarımlı bir rezonans devresi geliştirdi.

Yaklaşık Bir Asırlık Hazırlık Dönemi

1780 ile 1985 yılları arasında bilim insanları;

• Elektriği öğrendi.

• Manyetik alanları keşfetti.

• Sinir sisteminin elektriksel özelliklerini ortaya koydu.

• Elektromanyetik indüksiyonun temel yasalarını geliştirdi.

Bütün bu bilgiler, modern TMS teknolojisinin ortaya çıkabilmesi için gerekli bilimsel altyapıyı oluşturdu.

1960’lara gelindiğinde düşük akımların beyin üzerindeki etkinliği araştırılmaya başlanmıştır. Kolin ve arkadaşları tanısal ve terapötik amaçlar için nöral dokunun EM stimülasyonunun temelini oluşturan manyetik enerji kullanarak sinir stimülasyonunu başardı

1980’lerde Antonhy Barker ve arkadaşları tarafından ilk başarılı uygulaması yapılan TMS günümüzde araştırma ve tedavi amaçlı kullanılan girişimsel olmayan (non-invasiv) uyarım yöntemidir.

20. yüzyıla hızla gidersek, İngiltere'de bir bilim adamı olan Dr. Anthony Barker, sinir uyarımı üzerine araştırmalar yürütüyordu. Yol boyunca güç kaybetmeden doku boyunca elektrik akımı iletmenin bir yolunu arıyordu.

Faraday'ın bobiniyle yaratılan manyetik alanın mükemmel aracı sağladığını keşfetti ve ekibi ilk TMS cihazını yapmaya koyuldu. Barker daha sonra dikkatini bir kası doğrudan uyarmaya çalışmaktan uzaklaştırdı ve beyni uyarmanın vücuttaki kasları nasıl hareket ettirebileceğini araştırmaya başladı.

1985 | Anthony Barker ve Modern TMS  1985 yılında İngiltere'de Anthony T. Barker ve çalışma arkadaşları, insan beynini ağrısız ve ameliyatsız olarak manyetik alanla uyarmayı başardı.

Bu çalışma modern Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS) dönemini başlattı.

İlk yıllarda TMS daha çok tanısal amaçlarla kullanılırken, sonraki yıllarda depresyon, kronik ağrı, inme rehabilitasyonu, Parkinson hastalığı, tinnitus ve birçok nörolojik hastalıkta tedavi amacıyla uygulanmaya başlandı.

1985 yılında, o ve diğer araştırmacılar, cihazı birbirleri üzerinde kullanma pratiği yaptı. Beynin motor şeridini uyarmak için tek bobinli cihazı başın üzerine yerleştirdiler. Bir gönüllünün küçük bir el seğirmesi, beyni uyarmak için ilk kez bir elektromanyetik darbenin başarılı bir şekilde kullanıldığını gösterdi.

Barker'ın çalışmasından esinlenerek, 10 yıl boyunca 90'dan fazla çalışma, TMS'nin depresyon tedavisinde nasıl kullanılabileceğine odaklandı. 

İnvaziv olmayan ve ağrısız bir şekilde nöronları uyarma ve endojen nörotransmitterleri üretme yeteneği, ilacın veya Elektrokonvülsif Terapinin (ECT) yan etkileri olmadan depresyonu tedavi etmenin yeni bir yolunun kapısını açtı.

Japonya'da bir biyomanyetik profesörü olan Dr. Shoogo Ueno, sekiz rakamı şeklinde iki bobin kullanılmasını önerdi. Bu sadece akımı güçlendirmekle kalmaz, aynı zamanda tedaviyi lokalize edebilir ve hedeflenen darbelerin beynin farklı bölgelerine gönderilmesine izin verebilir hale getirdiler. Barker ve ekibi altı TMS makinesi yaptı, ancak dünyanın dört bir yanından gelen cihaz taleplerine karşılayamadılar.

Cihazın patentini almamayı seçen Barker'ın ekibi, teknolojiyi Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Novametrix'e lisansladı.

Bugün dünya çapında binlerce rTMS cihazı var ve rTMS teknolojisinin uygulanması gelişmeye devam ediyor.

Bilim insanları zamanla, bu uyarıların belirli aralıklarla tekrar edilmesinin beyin hücrelerinin çalışma düzenini etkileyebildiğini fark ettiler. Böylece rTMS (Tekrarlayıcı Transkraniyal Manyetik Stimülasyon) geliştirildi.

Bugün rTMS; depresyon, obsesif kompulsif bozukluk, kronik ağrı, migren, inme sonrası rehabilitasyon ve uygun seçilmiş tinnitus hastalarında kullanılan modern bir nöromodülasyon tedavisidir.

Kısacası;

TMS, beynin çalışmasını değerlendiren bir yöntem olarak başlamış,

rTMS ise beynin işleyişini düzenlemeyi amaçlayan bir tedavi yöntemine dönüşmüştür.

Bu gelişim, nörobilim alanındaki en önemli teknolojik ilerlemelerden biri olarak kabul edilmektedir.

rTMS (Tekrarlayıcı Transkraniyal Manyetik Stimülasyon) Nedir?

Tekrarlayıcı Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (rTMS), beynin belirli bölgelerine kontrollü manyetik uyarılar uygulayarak sinir hücrelerinin çalışma düzenini etkilemeyi amaçlayan, ameliyatsız, ilaçsız ve cerrahi girişim gerektirmeyen modern bir nöromodülasyon tedavisidir.

İlk olarak tanısal amaçlarla geliştirilen Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS) teknolojisi, bilimsel çalışmaların ilerlemesiyle birlikte yalnızca beynin çalışmasını değerlendiren bir yöntem olmaktan çıkmış, sinir ağlarını düzenlemeyi hedefleyen bir tedavi yaklaşımına dönüşmüştür. Bu gelişme sonucunda Tekrarlayıcı Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (rTMS) ortaya çıkmıştır.

Bugün rTMS; depresyon, obsesif kompulsif bozukluk (OKB), kronik ağrı, migren, inme rehabilitasyonu ve seçilmiş tinnitus hastalarında kullanılan en gelişmiş noninvaziv beyin stimülasyon yöntemlerinden biridir. Bazı kullanım alanlarında etkinliği güçlü bilimsel kanıtlarla desteklenmiş, diğer alanlarda ise araştırmalar devam etmektedir.

rTMS Nasıl Çalışır?

İnsan beyni yaklaşık 86 milyar sinir hücresinden (nöron) oluşur. Bu hücreler birbirleriyle çok küçük elektriksel sinyaller aracılığıyla sürekli iletişim hâlindedir.

rTMS cihazı, saçlı deri üzerine yerleştirilen özel bir manyetik bobin (coil) aracılığıyla milisaniyeler süren kontrollü manyetik darbeler oluşturur. Bu manyetik alan kafatasını ağrısız şekilde geçer ve hedeflenen beyin bölgesinde çok düşük şiddette elektriksel akımlar meydana getirerek sinir hücrelerinin aktivitesini etkiler. Bu etki, Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon prensibine dayanır.

Tedavinin amacı;

• Sinir hücreleri arasındaki iletişimi düzenlemek,
• Bozulmuş beyin ağlarının yeniden dengelenmesine katkı sağlamak,
• Beynin doğal uyum ve yeniden yapılanma yeteneğini (nöroplastisite) desteklemektir.

rTMS Beyni Nasıl Etkiler?

Beyin yalnızca tek tek sinir hücrelerinden oluşmaz; aynı zamanda birbiriyle bağlantılı çalışan karmaşık sinir ağlarından meydana gelir.

Bazı hastalıklarda bu ağların çalışma dengesi bozulabilir.

rTMS, uygulanan frekans ve tedavi protokolüne göre bu ağların aktivitesini etkileyebilir.

• Düşük frekanslı uygulamalar, aşırı çalışan beyin bölgelerindeki aktivitenin azaltılmasına yardımcı olabilir.
• Yüksek frekanslı uygulamalar, aktivitesi azalmış bölgelerin uyarılmasını destekleyebilir.

Bu nedenle tedavi protokolü; hastalığa, hedeflenen beyin bölgesine ve hastanın klinik özelliklerine göre kişiye özel olarak planlanır.

TMS ile rTMS Arasındaki Fark Nedir?

TMS, çoğunlukla beynin ve sinir yollarının çalışmasını değerlendirmek amacıyla kullanılan tanısal bir yöntemdir.

rTMS ise aynı bölgeye belirli frekanslarda tekrarlayan manyetik uyarılar uygulanarak sinir ağlarının aktivitesini düzenlemeyi amaçlayan modern bir tedavi yöntemidir.

Tinnitus Tedavisinde rTMS Neden Farklıdır?

rTMS, psikiyatri, nöroloji ve fizik tedavi gibi birçok tıp alanında kullanılmaktadır. Ancak her hastalık için aynı tedavi protokolü uygulanmaz. Tedavinin başarısı; doğru hasta seçimi, doğru hedef bölgenin belirlenmesi ve hastalığa özgü tedavi protokolünün uygulanmasına bağlıdır.

Tinnitus, yalnızca kulakta oluşan bir ses değildir. İşitsel korteksin yanı sıra dikkat, duygu, hafıza ve algı ile ilişkili birçok beyin ağının birlikte rol aldığı karmaşık bir nörobiyolojik süreçtir.

Bu nedenle tinnitus tedavisinde uygulanan rTMS protokolleri; depresyon, obsesif kompulsif bozukluk veya Parkinson hastalığında kullanılan standart protokollerden farklıdır. Hedeflenen beyin bölgeleri, uygulama frekansı ve tedavi planı hastanın klinik özelliklerine göre belirlenmelidir.

Kliniğimizin Yaklaşımı

Kliniğimizde rTMS kararı yalnızca kulak çınlamasının varlığına göre verilmez.

Öncelikle tinnitusun olası nedeni araştırılır; ayrıntılı Kulak Burun Boğaz muayenesi, odyolojik değerlendirme ve gerekli görülen hastalarda görüntüleme yöntemleri birlikte değerlendirilir.

Çünkü her tinnitus hastası rTMS adayı değildir. Aynı şekilde her hastaya aynı tedavi protokolünün uygulanması da doğru değildir.

Tedavi planı; tinnitusun tipi, süresi, işitme durumu, eşlik eden hastalıklar ve klinik bulgular birlikte değerlendirilerek kişiye özel olarak oluşturulur.

Yasal Uyarı: Bu sayfada yer alan bilgiler yalnızca bilgilendirme ve eğitim amaçlıdır. Tanı ve tedavi yerine geçmez. Her bireyin sağlık durumu farklı olduğundan, değerlendirme ve tedavi mutlaka bir hekim tarafından planlanmalıdır. Sağlığınızla ilgili tüm kararlar için doktorunuza başvurunuz.

Telif Hakkı: Bu sayfadaki tüm yazılar, görseller, infografikler ve diğer içerikler © Op. Dr. A. Ahmet Şirin'e aittir ve 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunu kapsamında korunmaktadır. Yazılı izin alınmaksızın kısmen veya tamamen kopyalanamaz, çoğaltılamaz, yayımlanamaz, dijital ortamlarda paylaşılamaz veya ticari amaçla kullanılamaz. Bilimsel ve eğitsel amaçlı alıntılar, ilgili mevzuata uygun olarak kaynak gösterilmesi koşuluyla yapılabilir.

İnfografik: Op. Dr. A. Ahmet Şirin tarafından, güncel uluslararası bilimsel literatür (WHO, NIOSH, OSHA, AAO-HNSF ve hakemli bilimsel yayınlar) esas alınarak hazırlanmıştır. İçerik yalnızca eğitim ve bilgilendirme amacı taşımakta olup tanı ve tedavi yerine geçmez.

Güncelleme Notu: Tinnitus ve nörootoloji alanındaki bilimsel gelişmeler doğrultusunda bu sayfadaki içerikler düzenli olarak gözden geçirilmekte ve güncellenmektedir.

KAYNAKÇA:

1. ADHD (Attention Deficit) (Zaman 2014, Bloch 2010)

2. Autism Spectrum Disorders (Casanova 2014, Oberman 2013, Oberman 2014, Sokhadze 2014)

3. Bipolar Disorders (Canali 2014, Zendjidjian 2014, Harel 2010, Dell'Osso 2009, Li 2004, Michael 2004, Nahas 2003)

4. Generalized Anxiety, Panic Disorder, Social Anxiety & PTSD (White 2015, Paes 2011, Pallanti 2009)

5. Dementia (Alzheimer's Disease or Vascular) (Cantone 2014, Isaac 2013, Pennisi 2011)

6. Tinnitus (Ringing in the Ears) (Yilmaz 2014, Forogh 2014, Peng 2012, De Ritter 2013)

7. Headache (Migraine, Stress & Cluster) (Lipton 2010, Dodick 2010, Brighina 2013, Schwedt 2014)

8. Parkinson's Disease (Vonloh 2013, Rothwell 2013)

9. ALS - Amyotrophic Lateral Sclerosis (Di Lazarro 2006, Di Lazarro 2009, Zanet 2008)

10. Working Memory & Executive Function

11. Chronic Traumatic Encephalopathy (CTE) in Football Players and other athletes with concussions (Pape 2006, Demirtas-Tatlidede 2012, Rodger 2015, Lu 2015, Li 2015)

12. clevelandclinic.org

13. https://brainstimulationclinic.squarespace.com/magnetic-stim

14. https://www.researchgate.net/figure/Round-and-figure-of-eight-TMS-coils-and-their-induced-electric-field-Adapted-from_fig7_235985630

15. http://brainstimulationclinic.squarespace.com/about

16. Non-Invasive Neuromodulation for Tinnitus Berthold Langguth, review:  J Audiol Otol 2020;24(3):113-118 pISSN 2384-1621 / eISSN 2384-1710 https://doi.org/10.7874/jao.2020.00052

17. Neuromodulation for tinnitus treatment: an overview of invasive and non-invasive techniques; Nicole PETER, Tobias KLEINJUNG,  J Zhejiang Univ Sci B. 2019 Feb; 20(2): 116–130. doi: 10.1631/jzus.B1700117 Review : Received Mar. 5, 2017; Revision accepted July 17, 2017; Crosschecked Jan. 10, 2018; Published online Mar. 12, 2018

18. Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (Rtms) Treatment for Chronic Tinnitus: Effects of Active Stimulation on Study Participants who Initially Received Sham Rtms, Robert L. Folmer , Sarah M Theodoroff, Susan Griest and Jay Vachhani, Department of Otolaryngology, Oregon Health & Science University, Portland, Oregon, U.S.A ISSN: 2250-0359 Research Article Volume 6 Issue 3: 134 2016

19. One way or another: Treatment effects of 1 Hz rTMS using different current directions in a small sample of tinnitus patients Stefan Schoisswohl, Berthold Langguth, Franziska C Weber 2, Mohamed A Abdelnaim 2, Tobias Hebel 2, Wolfgang Mack 3, Martin Schecklmann 2 PMID: 36535466 DOI: 10.1016/j.neulet.2022.137026. 2023 Feb 16;797:137026.

20. Repetitive transcranial magnetic stimulation improves both hearing function and tinnitus perception in sudden sensorineural hearing loss patients, Dai Zhang & Yuewen Ma,  Scientific Reports,  5:14796 | DOI: 10.1038/srep14796  09 September 2015 Published: 14 October 2015

21. Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation Treatment for Chronic Tinnitus A Randomized Clinical Trial, Robert L. Folmer; Sarah M. Theodoroff; Linda Casiana, MS, CCRP; Yongbing Shi, MD;Susan Griest; Jay Vachhani, AuDjamaotolaryngology.com (Reprinted) JAMA Otolaryngology–Head & Neck Surgery Published online July 16, 2015

22. Structural Brain Changes Following Left Temporal Low-Frequency rTMS in Patients with Subjective Tinnitus /  Astrid Lehner, Berthold Langguth, Timm B. Poeppl, Rainer Rupprecht, Göran Hajak, Michael Landgrebe, andMartin Schecklmann Received 26 February 2014; Revised 6 May 2014; Accepted 14 May 2014; Published 3 June 2014

23. Modalities Tinnitus Treatment - Neuromodulation, Instrumentation, Pharmacology, Electric stimulation, Surgery, and Neurofeedback – 2014 Barbara Goldstein, Michael E. Hoffer, Abraham Shulman, International Tinnitus Journal. 2013;18(2):102-114. DOI: 10.5935/0946-5448.20130012

24. Neuronavigated Versus Non-navigated Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation for Chronic Tinnitus: A Randomized Study, Hanna Sahlsten 1, Anu Holm 2, Esa Rauhala 2, Mari Takala 2, Eliisa Löyttyniemi 3, Max Karukivi 4 5, Johanna Nikkilä 4 5, Kirsi Ylitalo 6, Janika Paavola 7, Reijo Johansson 8, Tero Taiminen 9, Satu K Jääskeläinen Randomized Controlled Trial Trends Hear 102019 Jan-Dec;23:2331216518822198. doi: 10.1177/2331216518822198.

25. [Transcranial magnetic stimulation for tinnitus treatment]. Voytenkov VB, Ekusheva EV, Bedova MA, Komazov AA. Vopr Kurortol Fizioter Lech Fiz Kult. 2021;98(5):74-79. doi: 10.17116/kurort20219805174. PMID: 34719911

26. Barker AT, Jalinous R, Freeston IL. Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex. Lancet. 1985;1(8437):1106-1107. (Modern TMS'nin ilk tanımlandığı çalışma.)

27. Kobayashi M, Pascual-Leone A. Transcranial Magnetic Stimulation in Neurology. The Lancet Neurology. 2003;2(3):145-156.

28. Klomjai W, Katz R, Lackmy-Vallée A. Basic Principles of Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) and Repetitive TMS (rTMS). Annals of Physical and Rehabilitation Medicine. 2015;58(4):208-213.

29. Lefaucheur JP, Aleman A, Baeken C, ve ark. Evidence-based Guidelines on the Therapeutic Use of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS): An Update (2014–2018). Clinical Neurophysiology. 2020;131(2):474-528.

30. Rossi S, Antal A, Bestmann S, ve ark. Safety and Recommendations for TMS Use in Healthy Subjects and Patient Populations. Clinical Neurophysiology. 2021. (International Federation of Clinical Neurophysiology – IFCN Güvenlik Kılavuzu.)

31. International Federation of Clinical Neurophysiology (IFCN). IFCN-Endorsed Guidelines and Consensus Papers. Güncel uluslararası kılavuzlar ve uzlaşı raporları.

32. Rothwell J. How TMS Came of Age. Brain Stimulation. 2024.