Historisch was onderzoek naar het menselijk brein vaak afhankelijk van bijzondere patiënten, die door bijvoorbeeld ongelukken, wonden, of hersenbloedingen schade hadden opgelopen in bepaalde gebieden van hun hersenen. Bij specifieke schade in bepaalde specifieke hersengebieden, kunnen er namelijk ook vrij specifieke symptomen optreden. Bijvoorbeeld beperkingen in bepaalde vormen van waarneming, gedrag, of cognitie. Door de precieze symptomen in kaart te brengen en de specifieke aangetaste hersengebieden vast te stellen, konden wetenschappers stukje bij beetje de relaties tussen hersenen en geest onderzoeken.
Met de komst van fMRI, EEG, en andere onderzoeksmethoden om het gezonde menselijke brein in kaart te brengen, veranderde er veel. Maar ook vandaag nog wordt het brein van patiënten met hersenschade onderzocht volgens dezelfde methode, want het is nog altijd zeer informatief om te zien wat er precies gebeurt met gedrag en cognitie, als er iets mis gaat in een specifiek hersengebied.
Tegenwoordig is er echter ook een methode die bijna dezelfde logica toepast op mensen met volledig gezonde hersenen. Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) is een techniek waarbij magnetische pulsen de hersenen in worden gestuurd. Daarbij kunnen voornamelijk hersengebieden in de buitenste laag, de neocortex, worden gestimuleerd. Als de magnetische pulsen sterk genoeg zijn, kunnen neuronen in het onderliggende hersengebied actief worden gemaakt; de hersenen worden daar dan eventjes ‘geactiveerd’.
Het bijzondere aan TMS is echter dat het verschillende soorten effecten kan hebben op een hersengebied, of zelfs een netwerk van gebieden. Door de magnetische pulsen herhaaldelijk aan te bieden in een bepaald ritme, kan het gestimuleerde gebied tijdelijk meer of minder ontvankelijk worden gemaakt voor signalen. Simplistisch wordt dat vaak vertaald als: een hersengebied kan met TMS tijdelijk geactiveerd of juist geïnhibeerd worden. Het werkt tijdelijk nog beter dan anders, of even wat minder goed dan anders, om het nog simpeler te stellen. Wat dat dan vervolgens betekent voor gedrag en cognitie, dat is altijd de vraag. Het antwoord hangt af van het soort TMS, het gestimuleerde gebied, het gedrag dat de proefpersonen of patiënten uitvoeren, en vaak is het nog afhankelijk van de proefpersoon zelf. Ieder brein is weer net een beetje anders.
Gemiddeld genomen zijn er wel wat vuistregels. Zo kun je stellen dat ritmische TMS (repetitieve TMS: rTMS) met 1 puls per seconde (1 Hertz) of minder meestal als gevolg heeft dat het gestimuleerde gebied een tijdje geïnhibeerd wordt. Stimulatie met meer pulsen per seconde, bijvoorbeeld 10 Hertz, leidt meestal juist tot een tijdelijk actiever hersengebied, dat sterker reageert op binnenkomende signalen dan normaal gesproken. Dat laatste is bijvoorbeeld de inspiratie tot onderzoek naar de verbetering van menselijke prestaties op bepaalde taken middels TMS, of toepassingen van TMS in de kliniek om bepaalde hersengebieden die niet actief genoeg zijn een beetje op te krikken. Overigens zijn er ook klinische toepassingen van TMS waarbij juist geprobeerd wordt om gebieden minder actief te maken, als die bijvoorbeeld overactief zijn en daarom zorgen voor bepaalde klachten bij patiënten. Er is veel onderzoek naar de mogelijke klinische toepassingen van TMS. Bij de behandeling van depressie zijn de bevindingen bijvoorbeeld al zo overtuigend dat TMS inmiddels wordt toegepast als behandelmethode in meerdere landen over de hele wereld.
Naast klinische toepassingen wordt er dus ook onderzoek gedaan met TMS in gezonde breinen. Soms neemt dat onderzoek een vorm aan die erg lijkt op traditioneel hersenonderzoek, waarbij er een tijdelijke ontregeling wordt veroorzaakt in een specifiek hersengebied – een soort tijdelijke gesimuleerde ‘schade’ – om te meten en evalueren wat de gevolgen daarvan zijn op bepaalde cognitie of gedrag. Daarbij moet opgemerkt worden dat, zoals gezegd, dit altijd tijdelijk is, er zijn geen blijvende gevolgen van dit soort TMS.
Nog meer tijdelijk zijn de effecten bij onderzoek met event-related TMS. In dit soort onderzoeken worden vaak slechts een aantal pulsen, of zelfs een enkele puls, toegediend op een hersengebied om heel precies op dat moment de functie van dat gebied te verstoren. Daarbij spreken we over effecten die slechts milliseconden duren, te kort om op te merken. Echter, als dat hersengebied precies op dat moment een bepaalde taak probeert uit te voeren, kan die korte verstoring wel degelijk leiden tot meetbare effecten. Het meest duidelijke voorbeeld is het waarnemen van kort gepresenteerde plaatjes. Vele experimenten hebben bevestigd dat als een TMS puls wordt toegediend op visuele hersengebieden zo’n 100 milliseconden nadat een plaatje kort op een beeldscherm verscheen, proefpersonen dat plaatje soms helemaal niet waarnemen!
Aangezien TMS de hersenen beïnvloed is het belangrijk om goed te bekijken of er gevaar aan kleeft. Daarbij is vooral in de begindagen van de methode opgemerkt dat het meest serieuze risico van TMS het mogelijk induceren van epileptische aanvallen betreft. Op basis van onderzoek zijn echter internationale richtlijnen opgesteld. Als er al een epileptische aanval wordt opgewekt, is dat in principe eenmalig en zonder blijvende gevolgen. Maar in werkelijkheid is het risico daarop bijna verwaarloosbaar als de toegepaste TMS binnen de richtlijnen valt. Daarom wordt TMS steeds meer toegepast in onderzoek en de kliniek, in Nederland en daar buiten. Mocht je zelf TMS willen ervaren in onderzoek, of overweeg je een behandeling, laat je dan gewoon goed informeren. Maar in principe is deze spannende methode vooral machtig interessant!
Auteur: Tom de Graaf
