Tipologie di stimoli

Nel corso degli anni sono stati sviluppati diversi metodi di stimolazione TMS che hanno reso la tecnica estremamente utile e applicabile a una varietà di ambiti differenti tra loro. A seconda delle necessità e del tipo di studio che si vuole effettuare, possiamo ricorrere a diversi tipi di stimolazione; ad oggi, i più utilizzati sono la TMS a singolo impulso, a doppio impulso o ripetuta (Hardy, et al., 2016).

2.3.1 TMS a singolo impulso

Il primo metodo di stimolazione utilizzato è stato quello a singolo impulso e prevede la ge-nerazione di un unico impulso indirizzato su una zona cerebrale. Questa stimolazione si utilizza quando si vogliono indagare le risposte istantanee e determinare l’esatto momento in cui una precisa area reagisce allo stimolo. Tutto ciò è reso possibile dall’elevata risoluzione temporale, inferiore al secondo, che tale metodologia offre.

Ambiti tipici di applicazione sono lo studio del sistema motorio, per individuare eventuali lesioni, demielinizzazioni o per lo studio di altri danni legati a malattie quali il morbo il Par-kinson.

La TMS può essere utilizzata anche in ambiti diversi dallo studio del sistema motorio, per esempio, viene utilizzata per mappare l’estensione delle varie aree corticali.

2.3.2 TMS a doppio impulso

Un secondo metodo di applicazione prevede un doppio impulso, costituito da uno stimolo di condizionamento, sotto soglia, seguito da uno stimolo di test sopra soglia (+10% / +30% rispetto al valore soglia⁵), attraverso la stessa bobina; i due segnali sono separati da un intervallo di durata che varia da 1 a 20 ms, ma diretti alla stessa area corticale.

La TMS a doppio impulso (paired pulse o ppTMS) prevede la presentazione accoppiata di uno stimolo condizionante sotto-soglia seguito (con un certo intervallo di tempo) da uno stimolo sopra-soglia. La risposta a questa coppia di stimoli può essere aumentata (facilita-zione), o diminuita (inibi(facilita-zione), a seconda dell’intervallo temporale tra gli stimoli (Inter Sti-mulus Interval, ISI). Se gli intervalli tra i due impulsi sono molto brevi, o molto lunghi, si ottiene un effetto inibitorio, sulle funzioni cerebrali mentre la facilitazione delle risposte viene ottenuta impiegando intervalli intermedi infatti con periodi refrattari tra i due stimoli più lunghi (tra i 7 e i 12 ms) e a parità di intensità, lo stimolo condizionante attiva meccanismi facilitatori, eccitando l’area studiata.

La ppTMS viene soprattutto applicata allo studio delle funzioni inibitorie ed eccitatorie di circuiti cerebrali: principalmente utilizzata in ambito clinico, tale metodologia, è uno stru-mento fondamentale nella guida alla scelta della cura farmacologicamente più adatta, in

quanto è in grado di mostrare come i diversi farmaci agiscano su differenti zone della cor-teccia motoria.

Va inoltre ricordato che, la stimolazione a doppio impulso, può essere applicata anche a livello del cervelletto o lungo diversi complessi nervosi, permettendo lo studio del sistema motorio a più livelli.

2.3.3 TMS ripetitiva

L’ultima tipologia di TMS elencata è quella ripetuta, detta anche rTMS. Questa prevede l’applicazione di treni di impulsi, tutti alla stessa frequenza ed intensità, con intervalli tra gli stessi di circa 50 ms, applicati per lunghi periodi, dalla durata variabile dai 20 ai 30 minuti, tutti sulla stessa area cerebrale. La peculiarità di questa tecnica è la permanenza degli effetti, che possono essere eccitatori o inibitori, come per la ppTMS, per un periodo di tempo che si protrae oltre la fine dell’applicazione del treno stesso. Anche in questo caso gli effetti regi-strati non sono univoci, ma variano a seconda del soggetto e dei parametri caratterizzanti il treno. Generalmente la frequenza sembra essere il parametro chiave infatti, frequenze più alte (20 Hz) determinano un aumento dell’eccitabilità neuronale, quelle basse (circa 1 Hz), invece, determinano effetti duraturi e consistenti (Cappa, et al., 2002).

La TMS ripetuta può essere effettuata in due differenti modalità: online o offline. Nella rTMS online, durante la somministrazione dei treni di impulsi, viene chiesto al soggetto di effettuare un compito; nel secondo caso, invece, la stimolazione precede di qualche minuto l’esecuzione del compito stesso, sfruttando, appunto, la capacità di influenzare, per un pro-lungato intervallo di tempo, l’area cerebrale di interesse. Uno svantaggio della rTMS risiede proprio nella sua ripetitività e nelle alte frequenze utilizzate, che possono causare dolore e fastidio, a differenza della TMS a singolo impulso, che non viene avvertita dal paziente. Fra tutte le tecniche è sicuramente quella che ha ancora più margine di sviluppo.

2.3.4 Applicazioni

La TMS ha dimostrato applicabilità in diversi ambiti, in funzione sia dei parametri di stimolazione adottati che delle zone cerebrali coinvolte dal trattamento, come confermato anche dalle numerose attività di sperimentazione condotte in tutto il mondo. Importanti successi, confermati nel 2008 della Food and Drug Administration americana in merito al

trattamento di pazienti verso i quali la terapia farmacologica convenzionale ha registrato un fallimento, si sono registrati nel trattamento di pazienti affetti da depressione unipolare.

In generale comunque l’efficacia della tecnica si può estendere ad una grande varietà di disturbi neurologici e psichiatrici.

L’indebolimento dell’eccitabilità corticale o interazioni alterate tra le strutture corticali e sub corticali possono causare disordini neurologici che conducono a disturbi di svariato tipo e gravità; la stimolazione può pertanto essere utilizzata anche a fini diagnostici e non solo prettamente terapeutici monitorando le reazioni al trattamento.

Il potenziale terapeutico invece si basa sul fatto che l’accresciuta eccitabilità corticale si mantiene nel tempo per periodi molto più lunghi rispetto all’effettivo ciclo di stimolazione e infatti si è registrata una diminuzione dei tempi di reazione in determinati compiti di coor-dinazione motoria e un significativo miglioramento nelle funzioni motorie nei pazienti affetti da morbo di Parkinson.