WYWO¸YWANIE

krótkotrwa∏ych „uszko-

dzeƒ” mózgu, tzw. wirtualnych lezji,
wydaje si´ dziwacznym sposobem
badania jego funkcji. Jednak testy, w
których wykorzystuje si´ pole magne-
tyczne do inaktywacji okreÊlonych ob-
szarów mózgu, przynoszà wiele wa˝-
kich informacji umo˝liwiajàcych lepsze
zrozumienie dzia∏ania tego narzàdu.
Co wi´cej, przezczaszkowa stymulacja
magnetyczna (TMS – transcranial ma-
gnetic stimulation), bo tak nazwano t´
nowà technik´, byç mo˝e pewnego dnia

pos∏u˝y do leczenia ró˝nego typu za-
burzeƒ spowodowanych niew∏aÊciwym
funkcjonowaniem obwodów neuronal-
nych. Amerykaƒska Agencja ds. ˚yw-
noÊci i Leków (FDA – Food and Drug
Administration) bada obecnie mo˝li-
woÊç zastosowania TMS na przyk∏ad
w leczeniu depresji, a w Kanadzie me-
tod´ t´ ju˝ oficjalnie zaakceptowano.
Inne zaburzenia, które prawdopodob-
nie da si´ w ten sposób leczyç, to ze-
spó∏ obsesyjno-kompulsywny (dawniej
nazywany nerwicà natr´ctw), schizo-
frenia, choroba Parkinsona, dystonia
(niekontrolowane kurczenie si´ mi´-
Êni), chroniczne bóle i epilepsja. Poza
tym najnowsze badania sugerujà, ˝e
TMS pozwoli nie tylko leczyç uszkodze-
nia mózgu, ale tak˝e poprawiaç zdol-
noÊci umys∏owe zdrowego cz∏owieka.

Po prostu wy∏àcznik?

Stosowana w technice TMS przenoÊna
cewka wytwarza silne i szybkozmienne
pole magnetyczne docierajàce do wn´-
trza czaszki na g∏´bokoÊç kilku centy-
metrów. Pole to wzbudza w obwodach
neuronalnych mózgu s∏aby pràd elek-
tryczny, który miejscowo zak∏óca natu-
ralnie zachodzàce procesy biochemicz-
ne. Obszar mózgu poddany przez kilka
minut dzia∏aniu impulsów pola magne-
tycznego o wysokiej cz´stoÊci powtarza-
nia staje si´ na jakiÊ czas niewra˝liwy
na docierajàce doƒ chwil´ póêniej bodê-
ce zewn´trzne.

Wy∏àczajàc wi´c w ten sposób kolejne

obszary mózgu, naukowcy weryfikujà
swojà wiedz´ na temat ich funkcji. In-
formacje takie dotychczas gromadzono
g∏ównie dzi´ki obserwacjom pacjentów,
którzy doznali udaru mózgu. Teraz bada-
cze uzyskali dost´p do podstawowych

mechanizmów neuronalnych, odpowie-
dzialnych za takie funkcje, jak mowa czy
postrzeganie przestrzenne, które pozwa-
lajà na szybkà orientacj´ w pomieszcze-
niu, znajdowanie pokarmu czy bezpiecz-
ne przechodzenie przez ulic´. To w∏aÊnie
powa˝ne zaburzenia postrzegania prze-
strzennego, spowodowane udarem móz-
gu, nowotworem lub urazem g∏owy,
cz´sto sprawiajà, ˝e nie dostrzega si´
obiektów le˝àcych w polu widzenia, z
którego bodêce odbiera i przetwarza
uszkodzona strona mózgu. W skrajnych
przypadkach mo˝e nawet dochodziç do
zaburzeƒ percepcji w∏asnego cia∏a.
W bestsellerowej ksià˝ce pt. M´˝czyzna,
który pomyli∏ swojà ˝on´ z kapeluszem
neurolog Oliver Sacks opisa∏ pacjenta,
który obudziwszy si´ rano, stwierdzi∏
z przera˝eniem, ˝e w jego ∏ó˝ku znajdu-
je si´ obca noga.

Aby zbadaç organizacj´ zdolnoÊci

przestrzennych u ludzi, postanowiliÊmy
wraz z grupà wspó∏pracowników z
Harvard Medical School zastosowaç
technik´ przezczaszkowej powtarzalnej
stymulacji magnetycznej (rTMS – repe-
ated transcranial magnetic stimulation).
Eksperyment ten prowadziliÊmy w Beth
Israel Deaconess Medical Center. Popro-

10

UMYS¸

CL

A

US C. HILGET

AG

(z

lewej)

; THOMAS BRA

UN

G&G

(na gór

ze)

Uszkodzenia
kontrolowane

Stymulacja magnetyczna mózgu pozwoli na leczenie
ró˝nego rodzaju zaburzeƒ, a nawet na poprawianie
zdolnoÊci umys∏owych

CLAUS C. HILGETAG

z

oom

Obszar mózgu poddany przez kilka minut dzia∏aniu

impulsów pola magnetycznego o wysokiej cz´stoÊci staje si´

na jakiÊ czas niewra˝liwy na inne bodêce zewn´trzne.

Stymulacja magnetyczna mózgu
podczas eksperymentu polegajàcego
na zak∏ócaniu dzia∏ania cz´Êci p∏ata
ciemieniowego (strza∏ki). Górne zdj´cie
przedstawia widok z boku, dolne
– poziomy przekrój mózgu.

Cewka wytwarza pole magnetyczne,
które docierajàc kilka centymetrów w g∏àb
mózgu, zak∏óca jego normalnà aktywnoÊç.

siliÊmy ochotników, by skupi-
li wzrok na Êrodku monitora,
a nast´pnie naciskali klawisz
klawiatury za ka˝dym razem,
gdy ujrzà ma∏y prostokàt po-
jawiajàcy si´ na granicy pola
widzenia. Ten test wymaga
takiego zaanga˝owania funk-
cji uwagi, jak w codziennych
sytuacjach, gdy na przyk∏ad
chcàc przejÊç przez ulic´, do-
strzegamy pojawiajàcy si´ na-
gle samochód. W naszych ba-
daniach prostokàty te by∏y bar-
dzo ma∏e i pojawia∏y si´ na tyle
szybko, ˝e ochotnicy byli w sta-
nie dostrzec jedynie ograniczonà ich
liczb´.

Korzystajàc z techniki rTMS, wy∏àczy-

liÊmy p∏at ciemieniowy uwa˝any za ob-
szar odpowiedzialny za procesy uwagi.
Po dziesi´ciominutowej stymulacji ma-
gnetycznej tego rejonu powtórzyliÊmy
test. Tak jak si´ spodziewaliÊmy, uczestni-
cy eksperymentu zdradzali lekkie objawy
zespo∏u zaniedbywania stronnego i za-
uwa˝ali mniej prostokàtów pojawiajàcych
si´ w polu widzenia, z którego bodêce
przetwarzane by∏y przez pó∏kul´ poddanà
stymulacji. Przy okazji dokonaliÊmy jesz-
cze jednej zaskakujàcej obserwacji.
„Uszkodzona” pó∏kula mózgu wykazywa-
∏a mniejszà zdolnoÊç postrzegania w
momencie prezentacji bodêców wizual-
nych w pozosta∏ej cz´Êci pola widzenia.
Godne uwagi natomiast jest to, ˝e po za-
stosowaniu rTMS badane osoby zauwa-
˝a∏y znacznie wi´cej pojedynczych bodê-
ców dochodzàcych z „nietkni´tego” pola
widzenia (którym zawiadywa∏a pó∏kula
niepoddana tej stymulacji) ni˝ przed
stymulacjà. Oznacza to, ˝e ich zdolnoÊç
postrzegania zwi´kszy∏a si´ w niestymu-
lowanej cz´Êci mózgu.

Ulepszyç mózg

Wielu naukowców uwa˝a, ˝e te po-
zornie paradoksalne rezultaty wynika-
jà ze wspó∏zawodnictwa mi´dzy pra-
wà i lewà pó∏kulà mózgu. Jedna po∏owa
mózgu os∏abia aktywnoÊç drugiej, a
efekt ten narasta, gdy t∏umiona cz´Êç
intensywnie przetwarza informacje.
Najprawdopodobniej w ten w∏aÊnie
sposób mózg optymalizuje dzia∏anie
neuronów. JeÊli obszar mózgu znajdu-
jàcy si´ w prawej pó∏kuli s∏abnie, lewa
strona uwolniona cz´Êciowo spod jego
wp∏ywu mo˝e przetwarzaç informacje
„na wy˝szych obrotach”.

Wyniki kolejnych badaƒ utwierdzajà

nas w przekonaniu, ˝e zastosowanie
przezczaszkowej powtarzalnej stymula-
cji magnetycznej mo˝e na jakiÊ czas
zwi´kszyç zdolnoÊci poznawcze [patrz:
Mark S. George „Stymulujàc mózg”;
Âwiat Nauki, paêdziernik 2003]. Do-
Êwiadczenia przeprowadzone w Natio-
nal Institute of Neurological Disorders
and Stroke wykaza∏y na przyk∏ad, ˝e sty-
mulacja magnetyczna kory przedczo∏o-
wej umo˝liwi∏a badanym ochotnikom
szybsze rozwiàzywanie krzy˝ówek. Z ko-
lei Agencja ds. Rozwoju Zaawansowa-
nych Obronnych Projektów Badawczych
(DARPA – Defense Advanced Research
Projects Agency) rozwa˝a zastosowanie
TMS do zwi´kszania zdolnoÊci uczenia
si´, a tak˝e do pobudzania pozbawio-
nych przez d∏u˝szy czas snu ˝o∏nierzy
i pilotów wojskowych podczas dzia∏aƒ
wojennych. Australijscy naukowcy twier-
dzà nawet, ˝e tymczasowe wy∏àczenie
jednej z pó∏kul mózgowych powoduje
ujawnienie si´ talentów sawantycz-
nych (czyli niezwyk∏ych zdolnoÊci, które
wczeÊniej nie by∏y w ˝aden sposób tre-

nowane), jednak nie wszyscy dajà temu
wiar´.

Dotychczasowe rezultaty sà zach´ca-

jàce, niemniej wiele kwestii pozostaje
niewyjaÊnionych. Bardzo ma∏o wcià˝
wiadomo o dzia∏aniu rTMS na poziomie
komórkowym, o tym, jak stymulacja
magnetyczna wp∏ywa na neuroprzekaê-
niki, ekspresj´ genów czy te˝ zmiany za-
chodzàce w synapsach. Choç ju˝ w po-
czàtkowym okresie badaƒ stwierdzono,
˝e TMS mo˝e powodowaç napady pa-
daczkowe, to konsekwencje jej d∏ugo-
trwa∏ego stosowania sà nadal nieznane.
Z pewnoÊcià zale˝à one od intensywno-
Êci, cz´stoÊci i czasu trwania stymulacji
magnetycznej. To zapewne dlatego FDA
wcià˝ wstrzymuje si´ z wyra˝eniem zgo-
dy na wykorzystanie TMS w terapii me-
dycznej. Mimo wielu znaków zapytania
jedno jest pewne: TMS jest technikà sty-
mulujàcà dociekliwoÊç naukowców.

n

CLAUS C. HILGETAG jest docentem neurobiolo-
gii w Universität Bremen w Niemczech, a tak˝e
wyk∏adowcà na Wydziale Nauk Medycznych
w Boston University.

WYDANIE SPECJALNE

ÂWIAT NAUKI

11

IRIS KACZMARCZYK

F1 Online (zdj´cie)

Literatura uzupe∏niajàca

u

M´˝czyzna, który pomyli∏ swojà ˝on´ z kapeluszem. Oliver Sacks; Zysk i S-ka, 1996.

u

Enhanced Visual Spatial Attention Ipsilateral to rTMS-Induced „Virtual Lesions” of Human

Parietal Cortex. C. C. Hilgetag, H. Théoret i A. Pascual-Leone; Nature Neuroscience, tom 4,
nr 9, s. 953-957; IX/2001.

u

Virtual Neurology. Robert Rafal; Nature Neuroscience, tom 4, nr 9, s. 862-864; IX/2001.

z

oom

Wspó∏zawodniczàc w przetwarzaniu danych przestrzennych, obie pó∏kule mózgu
blokujà si´ wzajemnie (z lewej). JeÊli za pomocà stymulacji magnetycznej wy∏àczymy
prawà stron´ mózgu, lewa pó∏kula wygra: pole widzenia po lewej stanie si´
mniej przejrzyste ni˝ wczeÊniej, lecz obraz z prawej si´ wyostrzy.