Transkranielle Magnetstimulation (TMS) ermöglicht einen nichtinvasiven Eingriff in die Aktivität des menschlichen Gehirns. Wir untersuchen damit, wie eine kortikale Region zu einer Aufgabe beiträgt und wie Stimulation das weitere Netzwerk beeinflusst.
Wie funktioniert TMS?
Ein kurzer Strompuls in einer Spule erzeugt ein sich änderndes Magnetfeld und induziert dadurch ein elektrisches Feld im Gehirn. Die Wirkung hängt vom Feld an der Hirnrinde, seiner Orientierung und dem Zustand des stimulierten Gewebes ab. Eine Zielkoordinate ist deshalb nur ein Teil des Experiments.
Wir verbinden individuelle MRT mit Neuronavigation, um die Stimulation an der persönlichen Anatomie auszurichten. Elektrische Feldmodelle schätzen zusätzlich, wie Anatomie, Position und Orientierung das angelegte Feld beeinflussen.
Zielort, Dosis, Pulsmuster und Timing
Wo?
Anatomie, Aufgabenaktivierungen und funktionelle Konnektivität helfen, kortikale Ziele und möglicherweise beeinflusste Netzwerke zu bestimmen.
Wie?
Intensität und Pulsmuster bestimmen die Intervention mit. Einzelpulse, Pulszüge und Theta-Burst-Stimulation eignen sich für unterschiedliche experimentelle Fragen.
Wann?
Pulse zu unterschiedlichen Zeitpunkten einer Aufgabe prüfen, wann eine Region zu einem kognitiven Prozess beiträgt.
Die motorische Schwelle ist eine hilfreiche Referenz für die Intensität, garantiert aber kein gleich starkes Engagement eines präfrontalen Ziels bei verschiedenen Personen. Unsere Studie zu individuellen DLPFC-Dosis-Wirkungs-Mustern untersucht diese Unterschiede mit simultaner TMS-fMRT.
Warum Stimulation mit fMRT kombinieren?
Ein Verhaltenseffekt zeigt, dass ein Eingriff die Aufgabenleistung verändert hat. Mit zusätzlicher fMRT können wir zugehörige Antworten am Zielort und in entfernten Regionen untersuchen. So lassen sich Zielorte, Intensitäten und Aufgabenphasen innerhalb eines gemeinsamen methodischen Rahmens vergleichen.
Unsere Sprachforschung untersucht beispielsweise, wie Stimulation zu verschiedenen Zeitpunkten beim Bilderbenennen die Sprachproduktion und die Antwort im Sprachnetzwerk verändert.
Wie TMS die Sprachproduktion unterbrechen kann → · Chronometrische TMS-fMRT →
Warum Kontrollbedingungen wichtig sind
TMS erzeugt auch ein Klickgeräusch und eine Empfindung an der Kopfhaut. Beides kann Aufmerksamkeit, Aufgabenleistung und gemessene Hirnantwort beeinflussen. Kontrollorte, Zeitvergleiche oder Sham-Bedingungen helfen, die beabsichtigte Intervention von begleitenden Sinnesreizen abzugrenzen. Welcher Vergleich geeignet ist, hängt von der Forschungsfrage ab.
Gemeinsam mit klinischen Partnern untersuchen wir Mechanismen und Methoden. Dass Stimulation ein Netzwerk erreicht und dass eine Behandlung Symptome verbessert, sind unterschiedliche Ergebnisse.
Methoden: Woolgar et al., Konsensusleitlinien zur simultanen TMS-fMRT (2026); Riddle et al., praktischer Leitfaden zur simultanen TMS-fMRT (2022).
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