Het onderzoeksveld dat repetitieve transcraniale magnetische stimulatie (rTMS) onderzoekt als een ële therapie in psychiatrische stoornissen, voornamelijk zware depressies, is immens en groeit gestaag. Enthousiasme, ondanks dat deze nog voorzichtig is, is gerechtvaardigd. De behandeling van depressie, momenteel een van de meest verstikkende medische condities in de westerse wereld, blijft beperkt tot farmaceutische oplossingen. Wanneer die niet werken blijft er alleen nog elektro-convulsieve therapie over (ECT). ECT is een vrij effectief laatste redmiddel dat niet lijkt op zijn primitieve voorouder. Maar desondanks is er veel verdoving voor nodig en kan het sterke bijwerkingen hebben zoals verwarring van de patiënt, geheugenverlies en een scala aan fysieke symptomen zoals spierverkrampingen en misselijkheid. Het is in ieder geval geen alledaagse oplossing. rTMS therapie bevindt zich ergens in het midden van deze twee oplossingen: het is een behandeling die voorbij gaat aan medicijnen en die het brein niet onder stroom zet.

Ondanks dat er veel onderzoek is gedaan naar rTMS ligt alle aandacht voornamelijk op de therapeutische uitkomsten in plaats van de werking van de therapie. Het is een beetje een behandeling die zich in een “black box” bevindt: we zien wat er in gaat (magnetische velden) en wat er uit komt (verbetering in de patiënt), maar we weten niet goed wat daartussen gebeurt. De reden hiervoor is simpel: de toepassing van deze magnetische velden verdeeld over grote porties van het brein verhullen het meetbare effect op het niveau van individuele neuronen. In plaats daarvan zien we massale polarisatie verdeeld over grote regionen van het brein. Maar hier hebben onderzoekers aan de Duke University verandering in gebracht. In een paper uitgebracht in Natural Neuroscience wordt uitgelegd dat onderzoekers er in geslaagd zijn om voor de allereerste keer het effect van rTMS op individuele neuronen te meten. Op deze manier kunnen er nieuwe rTMS methodes ontwikkeld worden die het effect van de therapie verbeteren.

Laat ik eerst uitleggen wat rTMS eigenlijk is. ECT brengt direct een elektrische stroom door het hele brein terwijl rTMS gebruik maakt van een ander elektronisch veld: magnetisering. Stop wat stroom door een spoel draden en het resultaat is een magnetisch veld. Plaats deze spoel tegen het hoofd van een mens en het veld zal een aantal centimeter door het brein heen penetreren. Hierdoor worden miniscule elektrische stroompjes opgewekt in een klein gebied waardoor afgescheiden delen van het brein elektrisch gestimuleerd kunnen worden. TMS kan ook gebruikt worden om delen van het brein te stimuleren die verantwoordelijk zijn voor onze motoriek. Hierdoor kunnen patiënten ongewilde bewegen van hun lichaamsdelen maken of dingen waarnemen die er niet zijn, zoals lichtflitsen. Wanneer je TMS zou toepassen op gebieden van het brein die verantwoordelijk zijn op stemmingscontrole zou men, aldus de theorie, het brein voldoende kunnen stimuleren om de symptomen van een grote depressie te kunnen verhelpen.

Als het bovenstaande niet al te optimistisch klinkt over TMS valt daar wel iets voor te zeggen. De waarheid is dat het succes van de therapie niet volledig is vastgesteld. Ondanks dat de FDA het heeft goedgekeurd, hebben zij naar aanleiding van een vondst aangegeven dat het “klinische effect misschien marginaal was en bevraagbaar en misschien dat een redelijk persoon zich af zou vragen of het überhuapt wel effect heeft.” Studies die na de beslissing van de FDA in 2007 tonen echter wel enig positief effect. Waarschijnlijk net genoeg om het klinisch gebruik voor zware depressies te rechtvaardigen en op zijn minst verder te onderzoeken. Het probleem is echter op het moment, dat de populatie die baat heeft bij deze specifieke therapie nog zeer beperkt is. Voornamelijk jongere en minder behandeling-resistente patiënten behoren tot deze kleine groep, waardoor er slechts een heel specifieke toepasbaarheid is.

Tegelijkertijd is het wel een hoopvol middel voor patiënten die op dit moment nog niet behandeld kunnen worden. Het is alleen een concept dat meer informatie nodig heeft.

De huidige studie breekt door de muur heen van TMS door slim om te gaan met verschillende middelen. De taak houdt in dat men extreem kleine stroomstootjes door neuronen heen moet meten terwijl er een veel sterkere stroom is afkomstig van TMS. Het is eigenlijk hetzelfde als een glas water in een rivier vinden. Om toch een individueel neuron in kaart te brengen wordt een electrode aangebracht zodat de individuele impuls van een neuron gemeten kan worden voor en na de toediening van TMS. Dit zou dan de stroom laten zien (al is dit niet helemaal zeker) van een neuron los van het grotere TMS-effect.

De onderzoekers waren in staat om deze differentiatie te bewerkstelligen door gebruik te maken van elkaar aanvullende technieken. “We gebruikten een innovatief opnamecircuit waarbij seriële stadia van anti-parallele elektrische diodeklemmen gebruikt werden om de grootte van het kunstmatige voltage te beperken,” legde Warren Grill uit. Hij is de hoofdauteur van de paper en stuurde Motherboard een mailtje. In andere woorden: signalen werden door een aaneenschakeling van unieke circuits geleid. Ieder circuit filterde een nieuw voltagelevel totdat het gewenste voltage het enige signaal is dat overblijft. “Ten tweede gebruikten we een tweede kleine spoel nabij de TMS-spoel om de toegepaste stroom te meten en dit signaal van het opgenomen signaal af te trekken, waardoor het overgebleven artifact wordt geëlimineerd.”

Als deze observatie stand houdt (en zowel voor mensen als voor de bestudeerde primaten geld), zou het mogelijk moeten worden om duidelijke psychologische effecten te meten van de therapie. In een persbericht van Duke University geeft Grill aan dat deze technologie verplaatst kan worden naar andere laboratoria waardoor er een heel onderzoeksveld open-source wordt gemaakt.

“Studies met TMS zijn allemaal empirisch geweest,” zegt Grill. “Je kunt naar de effecten kijken en de spoel, frequentie, en lengte veranderen of veel andere variabelen. Nu kunnen we beginnen met het begrijpen van de psychologische effecten van TMS en voorzichtig protocollen smeden in plaats van te vertrouwen op trial en error. Ik denk dat dit is waar de echte kracht van het onderzoek vandaan zal komen.”