Mekanisme yang mungkin mendasari Efek Terapi Trans T ranscran cranial ial Magn Magnetic etic Stimulation Transcranial Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) merupakan merupakan metode yang efek efekti tiff
digu diguna naka kan n
untu untuk k
mend mendia iagn gnos osa a
dan dan
meng mengob obat atii
berb berbag agai ai
gangguan neurologis. Meskipun TMS berulang (rTMS) telah digunakan untuk untuk mengo mengobat batii berbag berbagai ai kondisi ondisi patolo patologis gis yang yang seriu serius s terma termasuk suk strok stroke, e, depre depresi, si, penya penyakit kit Parkin arkinson son,, epilep epilepsi, si, nyeri nyeri dan migra migrain, in, meka mekanis nisme me patos patosiolo iologi gi yang yang mendas mendasar arii efek efek angk angka a panan panang g TMS belu belum m dapa dapatt dik diketah etahui ui.. !ala !alam m tina tinaua uan n ini, ini, efek efek dari dari rTMS rTMS pada pada neur neurot otra rans nsmi mitt tter er
dan dan
plas plasti tisi sita tas s
sina sinapt ptik ik
die diela lask skan an,,
term termas asuk uk
interpretasi interpretasi klasik efek TMS pada plastisitas sinaptik melalui potensiasi angka panang panang dan depresi angka angka panang. "ami "ami uga membahas efek efek dari rTMS pada aparatus genetik neuron, sel glial, dan pencegahan kemat kematian ian neuronal. neuronal. Efek neurotr neurotropik opik dari dari rTMS pada pertumbu pertumbuhan han denddritik dan faktor neurotropik turut dielaskan, termasuk perubahan konsent konsentras rasii faktor faktor neurotr neurotropik opik yang diturunka diturunkan n dari otak
di ba#ah
pengaruh rTMS. $uga, efek non%klasik rTMS yang berkaitan berkaitan dengan efek biosik dari medan medan magnet ikut dielaskan, dielaskan, termasuk termasuk efek efek kuantum, kuantum, efek berputar magnetik, magnetoreception genetik, efek makromolekul dari dari TMS, TMS, dan dan
teor teorii
kesad esadar aran an elek elektr trom omag agne neti tik. k. &khi &khirrnya, nya, kita kita
membahas membahas kemungkina emungkinan n penafsira penafsiran n efek efek TMS menurut menurut teori teori sistem sistem dinamis.
'ukti
menunuk ukkan
bah#a
medan
magnet
rTMS%
terinduks terinduksihar iharus us mempertim mempertimbangk bangkan an faktor faktor sik yang terpisah terpisah yang dapat dapat berdam berdampak pak pada pada tingk tingkat at sub%at sub%atomi omik k dan yang yang rTMS rTMS mampu mampu secar secara a signi signika kan n hasilk hasilkan an adala adalah h mengub mengubah ah reak reakti tiita itas s molek molekul ul (radika (radikal). l). !iperkir !iperkiraka akan n bah#a bah#a faktor faktor%fakt %faktor or ini mendasar mendasarii manfaat manfaat
tera terape peut utik ik tera terapi pi TMS. TMS. Penel enelit itia ian n di masa masa depa depan n menu menun nuk ukka kan, n, mek mekanis anisme me
ini ini
aka akan
berp berper eran an
untu untuk k
peng pengem emba bang ngan an
prot protok okol ol
pengobatan TMS sehingga menadi lebih kuat dan dapat diandalkan.
Pengantar Stimulasi magnetik transkranial (TMS) melibatkan penggunaan bolak% balik medan magnet untuk merangsang neuron di otak dan rekaman tanggapan
rangsangan
yang
diinduksi
menggunakan
electromyography. Telah diketahui selama lebih dari satu abad bah#a listri listrik k dan magne magnett salin saling g berg bergant antung ung.. Misaln Misalnya ya,, pada pada tahun tahun *+, *+, araday menunukkan menunukkan bah#a reaksi reaksi bolak%balik dan perubahan cepat cepat medan medan magne magnett mengh menghasi asilk lkan an arus arus listri listrik k dalam dalam sebuah sebuah kondu kondukto ktorr yang berdekatan. !alam kasus ini, saat arus listrik beralan melalui kumparan ka#at dan menghasilkan medan magnet yang tegak lurus ter terhada hadap p bida bidang ng kum umpa para ran. n. !ala !alam m kasu kasus s lain, lain, arus arus list listri rik k dapa dapatt diinduksi diinduksi dalam dalam media media kondukto konduktor, r, seperti seperti otak, otak, bila terkena terkena medan medan magnet. &rah yang timbul dari arus yang dihasilkan akan paralel tetapi berla#an berla#anan an dengan dengan arus dalam kumpar kumparan an primer, primer, yang merupak merupakan an sumber dari medan magnet, tetapi arus yang sebenarnya akan sangat tergantu tergantung ng pada anisotropic anisotropic dan sifat sifat kondukt konduktif if homogen homogen medium. medium. !enga !engan n demik demikian ian,, pengg pengguna unaan an TMS TMS menyi menyirat ratka kan n stimul stimulas asii listr listrik ik elektr elektroda oda bebas. bebas. !alam !alam formul formulas asii ini, ini, bidang bidang tindak tindakan an magne magnetik tik sebagai perantara antara kumparan dan arus listrik yang diinduksi di otak. Pada tahun -*, prinsip ini berhasil ditunukkan dalam corte/ otak manu manusi sia a ('ar ('ark ker dkk. dkk.,, -* -*)) dan dan kum umpa para ran n khus khusus us yang yang dapa dapatt meng mengin indu duks ksii arus arus list listri rik k di seti setiap ap #ila #ilaya yah h korti ortika kall yang yang saat saat ini ini digu diguna naka kan n untu untuk k tuua tuuan n ini. ini. 0espo espon n ter terhada hadap p TMS TMS arus arus%t %tun ungg ggal al tergantung pada daerah kortikal yang dirangsang. Misalnya, stimulasi
motor korteks menyebabkan kontraksi pada otot%otot ekstremitas, sedangkan stimulasi korteks utama isual menginduksi kilatan cahaya saat mata orang coba ditutup. Selama 1%21 tahun terakhir, metode TMS dikenal sebagai
TMS berulang
(rTMS) telah banyak digunakan
dalam neurologi klinis. ada dua re3im pengobatan 0TMS utama4 rTMS% frekuensi rendah, yang didenisikan oleh stimulasi pada frekuensi rendah dari 53, dan frekuensi tinggi rTMS, yang di didenisikan sebagai stimulasi pada frekuensi yang lebih tinggi dari 53, rTMS% frekuensi rendah mengurangi rangsangan saraf, sedangkan rTMS frekuensi tinggi meningkatkan rangsangan kortikal (Maeda et al., 2112). Studi besar plasebo%terkontrol acak telah menunukkan bah#a rTMS efektif dalam berbagai kondisi patologis dan penyakit seperti depresi, gangguan obsesif%kompulsif, sindrom nyeri, migrain, epilepsi refrakter, tinnitus, penyakit Parkinson, dystonia, tremor, dan kelenturan. Selain itu, rTMS merupakan metode neurorehabilitatif efektif untuk pasien dengan geala sisa berbagai gangguan sistem saraf seperti sistem saraf pusat (SSP) trauma atau stroke 6diulas, oleh Matsumoto dan 7ga#a (211), 8heryako dkk. (212), dan 9efaucheur dkk. (21:);. Selanutnya, studi ini menunukkan bah#a efek positif dari TMS dapat bertahan selama < bulan setelah penghentian pengobatan. =amun, meskipun banyak penelitian telah meneliti efek dari TMS, dua isu utama masih belum elas. Pertama, mekanisme yang mendasari pendukung efek terapi dari rTMS secara luas belum terkarakterisasi. "edua, durasi panang efek terapi TMS setelah penghentian belum sepenuhnya dielaskan. &da kemungkinan bah#a efek positif angka panang terkait dengan efek tindakan TMS di tingkatan saraf, aringan saraf (mutual eksitasi dan kediaman daerah otak), sinaptik, dan > atau tingkat molekul genetik (perubahan dalam ekspresi gen, aktiitas en3im, dan neuromediator produksi), dengan demikian, tuuan utama dari tinauan ini adalah untuk mengealuasi efek utama dari rTMS pada proses genetik seluler dan molekuler dan mendiskusikan mekanisme yang mendasari yang mungkin mendukung efek ini.
'eberapa studi a#al yang meneliti efek dari medan elektromagnetik pada organisme biologis dilakukan pada akhir abad kesembilan belas di St. Petersburg (?hadin, 211). 'aru%baru ini, seumlah besar data mengenai
efek
medan
magnet
pada
organisme
biologis
telah
terakumulasi (9ein, 211+4 @kana dan @hkubo, 211+4 Mc"ay et al, 211A4. Pa3ur et al, 211A4. Bamaguchi%Sekino et al. 21). Misalnya, Pa3ur et al., (211A) telah memberikan data secara luas tetapi kontroersial mengenai dampak medan magnet pada frekuensi, intensitas, dll). tambahan, "holodoy (-*2), seorang profesor di Cnstitute of 5igher "egiatan =erous di &kademi Clmu Pengetahuan 0usia, mempelaari efek medan magnet pada otak manusia di Cnstitute of =eurology di 7SS0 &cademy of Sciences. Tinauan ini sengaa berfokus
pada
efek
tertentu
medan
elektromagnetik
TMS%
terinduksipada proses neurologis yang teradi pada tingkat yang berbeda di otak karena efek ini menentukan berbagai manfaat terapeutik dari metode ini.
Efek dari 0TMS pada =eurotransmitter dan Synaptic Plastisitas "arena potensi klinis rTMS untuk mengobati penyakit Parkinson sangat tinggi, seumlah studi eksperimental telah meneliti efek stimulasi magnetik
pada
produksi
dopamin.
Sebuah
studi
neuroimaging
fungsional pasien dengan penyakit Parkinson mengungkapkan bah#a rTMS meningkatkan konsentrasi dopamin endogen dalam striatum ipsilateral (Strafella et al., 211). rekuensi tinggi (1 53) 0TMS dari kiri dorsolateral
prefrontal
corte/
(!9P8)
meningkatkan
pelepasan
dopamin di ipsilateral 'rodmann daerah 2>2 dan +2 serta di daerah 'rodmann , di korteks orbitofrontal medis (8ho dan Strafella 211- ). Perubahan%perubahan dalam produksi dopamin mengakibatkan potensi mengikat berkurang dari ligan 6 8; 9' :A selama positron emission
tomography (PET) scan. =amun, tidak ada perubahan signikan yang diamati selama stimulasi !9P8 tepat. Studi%studi
lain
telah
menghasilkan
data
yang
sama
tentang
perubahan TMS%terinduksi dalam produksi dopamin. Stimulasi Theta% bhurst (frekuensi tinggi) diterapkan di !9P8 kiri pada seorang sukarela#an yang dalam kondisi sehat, berakibat memburuknya kinera motor dan mengurangi produksi dopamin striatal bilateral ("o et
al,
211*.)4inti
menunukkan
ipsilateral
pengurangan
berekor
dan
putamen
yang paling signikan
ipsilateral
dari aktiitas
dopaminergik. Efek dari re3im stimulasi ini diduga terkait dengan efek tahan lama (hingga <1 menit) dari segmen otak berbaring%terendah melalui perubahan neuroplastik dalam struktur sinaptik yang mungkin teradi melalui aktifasi reseptor =M!& (5uang et al, 211A ). TMS berulang uga mempengaruhi tingkat ekspresi berbagai reseptor dan neuromediator lainnya. 'erikut paparan rTMS, ada pengurangan umlah D%adrenoreseptor di frontal dan korteks cingulate tetapi peningkatan
umlah
reseptor
=M!&
di
thalamus
entromedial,
amygdale, dan parietal korteks (9isanby dan 'elmaker, 2111), Tikus yang terpapar hari pengobatan dengan radiasi elektromagnetik (frekuensi <153, 21 amplitudo) menunukkan tingkat tinggi E/ide nitrat (=@) dan guanosin siklik monofosfat (cMP) di otak korteks, gyri, dan hippocampus. =amun, umlah dan morfologi neuron tetap tidak berubah. berdasarkan bukti%bukti tersebut, telah diusulkan bah#a peningkatan respon gen yang bertanggung a#ab untuk sintesis dari neuronal =@ synthase mungkin mendasari efek TMS (8ho et al., 212). Menurut ro teori saat ini, efek dari 0TMS yang utama ditentukan oleh kombinasi spesik stimulasi frekuensi dan intensitas yang digunakan. Sebagai tanggapan reaksi rTMS, rangsangan saraf diubah disebabkan pergeseran keseimbangan ion
di sekitar populasi neuron yang
dirangsang ("u#abara et al., 2112)4 pergeseran ini bermanifestasi sebagai perubahan plastisitas sinaptik. Sebagian besar peneliti percaya bah#a angka panang efek terapi dari rTMS dan efek stimulasi
magnetik pada proses yang dielaskan di atas berhubungan dengan dua fenomena4 potensiasi angka panang (9TP) dan depresi angka panang (9T!)4 5oogendam et al., 211. Proses ini pertama kali dielaskan dalam hippocampus tikus. Potensiasi angka panang dan 9T! dianggap mekanisme kunci yang mendukung perubahan angka panang dalam kekuatan sinaptik dan dapat bertahan selama beberapa hari, minggu, atau bulan, sedangkan hasil 9T! dalam pengurangan angka panang kekuatan sinaptik (!uFau, 211<4 Pures 211*). 9TP diinduksi oleh %freGuency tinggi, atau theta%bhurst, rangsangan atau situasi di mana stimulasi neuron presinaptik diikuti oleh rangsangan atau stimulasi neuron pasca% sinaptik yang diikuti oleh stimulasi neuron presinaptik dalam beberapa puluh milidetik. Perubahan ini tidak diamati ketika perbedaan #aktu antara stimulasi neuron pra%dan postsynaptic, di kedua arah, adalah onger dari 11 ms ('i dan Poo, --*). Mekanisme molekuler yang terkait dengan perubahan TMS%terinduksi kemungkinan melibatkan =M!& receptor terletak pada membran postsynaptic. 0eseptor =M!& mengandung saluran kationik yang diblokir oleh ion magnesium selama keadaan istirahat (8ooke dan 'liss, 211<), tetapi depolarisasi membran sel menghilangkan saluran blok ini dan memungkinkan ion kalsium memasuki neuron postsynaptic (8ooke dan 'liss 211< )4 ini akhirnya mengarah ke induksi 9TP. &da dua enis fenomena 9TPH a#al dan akhir. &#al 9TP melibatkan perubahan dalam kekuatan sinaptik mengikuti redistribusi mediator dan ion aktiitas dan berlangsung selama +1%<1 menit (PfeiFer dan 5uber, 211<). !i lahan lainnya, akhir 9TP dikaitkan dengan ekspresi gen diubah dan sintesis protein dan dapat berlangsung selama beberapa am, hari, atau bahkan minggu (Sutton dan Schuman, 211<). &ktiasi reseptor =M!& uga onoled di 9T! tetapi dalam cara yang berbeda. Sedangkan peningkatan pasca%sinaptik cepat dalam konten ion kalsium menyebabkan 9TP, aliran kecil dan lambat ion kalsium menginduksi 9T! (Pures, 211*). Misalnya, stimulasi magnetik pada 53 mengurangi
respon otot diinduksi (Iassermann, --<4 8hen et al., 2112). Selain itu, reie# skala besar ditentukan bah#a sesi %menit rTMS di 1,- 53 (*11 pulsa) dengan intensitas timulation dari J dari ambang bermotor menyebabkan penurunan 21J dalam menanggapi otot diinduksi selama suseGuent yang % min periode (8hen et al., --A). Tahan lama frekuensi rendah penyebab ( 53) stimulasi diucapkan depresi yang berlangsung untuk angka #aktu yang singkat, yang konsisten dengan temuan studi he#an pengerat menyelidiki fenomena 9T!. Sebaliknya, stimulasi frekuensi tinggi dari korteks motor utama (M) telah terbukti meningkatkan aktiitas kortikal. !alam penelitian perintis mereka, Pascual%9eone dkk. (--:) menunukkan bah#a 21 pulsa TMS pada frekuensi 21 53 dan intensitas 1J menyebabkan peningkatan 1J dalam menanggapi otot diinduksi dalam menit. kombinasi
pengobatan
menghasilkan memantine,
TMS
dan
pharmacotheraphy
temuan
menarik.
Sebagai
antagonis
reseptor
=M!&
contoh,
uga
telah
dosis
kecil
non%kompetitif,
dapat
menghalangi efek menghilangkan selama 9TP (5uang et al., 211A). !ata serupa telah diperoleh dengan menggunakan d%cycloserine (Teo et al., 211A). Teori tersebut saat considerer menadi teori kera kunci dari efek TMS. Sesuai. Peneliti cenderung menggunakan teori ini untuk menafsirkan hampir semua efek 0TMS, termasuk perubahan dalam ekspresi gen dan produksi neuromediator. =amun, penulis lain telah melaporkan bah#a pendekatan ini memiliki seumlah kelemahan serius (Mally, 211-). !engan demikian, penelasan alternatif dari efek terapi TMS dibahas pada bagian berikutnya.
Efek dari RTMS pada Aparatur genetik Neuron $i et al., (--*) menunukkan bah#a satu sesi dari 0TMS meningkatkan ekspresi m0=& c%fos dalam inti paraentrikular thalamus dan, pada tingkat lebih rendah, di frontal dan cingulated gyri tapi tidak dalam stimulasi memiliki efek yang lebih kuat daripada stimulasi listrik. Sebaliknya, serangkaian :%hari sesi 0TMS meningkatkan ekspresi m0=& c%fos di korteks parietal (5ausmann et al., 2111). &ydin%&bidin et al. (211*) mempelaari efek dari TMS frekuensi rendah dan tinggi pada ekspresi genetik c%os dan 3if2<*. Stimulasi rendah dan frekuensi tinggi meningkatkan ekspresi gen c%os di semua 3ona korteks diui, sedangkan stimulasi theta%bhurst memiliki efek yang sama tetapi hanya di daerah limbik. Theta%bhurst stimulasi uga ditingkatkan ekspresi 3id2<* di semua 3ona korteks, tetapi stimulasi pada 1 53 diproduksi efek ini hanya motor dan korteks sensorik. Meskipun stimulasi pada 53 dan stimulasi sham tidak ekspresi pengaruh 3if2<*, menarik untuk dicatat bah#a stimulasi sham meningkat ekspresi c%os di 3ona limbik. Selain itu, urami3u et al., (211) menunukkan bah#a rTMS mempengaruhi ekspresi tirosin hidroksilase dan =eun di substansia nigra. Suatu hal yang penting untuk dipertimbangkan ketika melakukan terapi 0TMS menyangkut enis pasien yang akan responsif atau non% responsif terhadap terapi. beberapa penelitian telah menemukan bah#a polimorsme dalam gen yang mengkodekan serotonin (%5T) operator, reseptor %5T& (?anardi et al., 211*) mempengaruhi respon pasien terhadap terapi. Sebuah penyelidikan polimorsme di dalam gen reseptor %5T& (n K --4. ?anardi et al, 211A) menemukan bah#a pasien 8 > 8 lebih rentan terhadap TMS theraphy dari 8 > dan pasien > . Clustrasi yang elas dari ketergantungan antara polimorsme genetik dan manfaat dari TMS adalah perbedaan antara subyek dengan Lal<
211*). edi dkk. (211*) uga mempelaari efek mutasi pada gen reseptor &'& pada kerentanan kortikal sinyal TMS. Seumlah penelitian telah elas menunukkan bah#a sinyal TMS merangsang
dan
menginduksi
ekspresi
gen
dan
meningkatkan
produksi seumlah en3im. Efek ini mungkin mendasari durasi %lasting panang efek terapi TMS. Efek dari 0TMS sering lebih kuat dari orang% orang dari rangsangan listrik langsung, dan beberapa perubahan hanya diamati berikut 0TMS (Simis et al., 21+).
Efek dari 0TMS di Sel glial dan Pencegahan neuron "ematian &spek penting lain dari tindakan TMS adalah dampaknya pada mekanisme saraf. May et al., (211A) morphometrically menunukkan bah#a 53 rTMS diterapkan ke kiri gyrus temporal superior ('rodmann daerah : dan :2) selama hari pada intensitas 1J dari ambang TMS bermotor meningkat secara signikan olume materi abu%abu dicatat pada pasien terkena sham TMS. Para penulis ini menyarankan bah#a perubahan makroskopik kemungkinan besar tergantung pada synaptogenesis, angiogenesis, gliogenesis, neurogenesis, peningkatan ukuran sel, dan peningkatan aliran darah otak (Mei, 21). 7cyama dkk. (21) menunukkan bah#a 2 0TMS 53 selama : hari meningkatkan neurogenesis di mouse dentate gyrus, dan Meng at.el (211-) menemukan bah#a intensitas tinggi bolak medan magnet (1,% 1 T) memiliki efek positif pada diferensiasi dan pertumbuhan sel%sel induk saraf dalam tikus neonatal in itro. Efek maksimum yang dicapai dalam
:1.111%
(:T)
lapangan.
Setelah
pengenalan
kerusakan
unilateral di substansia nigra menggunakan <%@5!&, tikus terkena periode <1%hari pengobatan 0TMS dipamerkan di situ diferensiasi neuron di 3ona subentricular menadi neuron yang memproduksi
dopamin (&rias%8arrion et al., 211:). Selain itu, umlah sel yang memproduksi dopamin baru berkorelasi dengan peningkatan aktiitas motorik. Llachos et al., (212) mempelaari efek frekuensi tinggi (1 53) stimulasi dalam hippocampal de#asa berbudaya sel 8&C tikus dan menemukan bah#a stimulasi magnetik yang disebabkan renoasi dari duri denritic. Efek ini berkaitan dengan dampak TMS pada =M!& dan &MP& reseptor. 'eberapa penelitian menggunakan model serangan iskemik transien dan iskemia berkepanangan menemukan bah#a rTMS melindungi neuron
terhadap
kematian
dan
mengubah
aliran
darah
dan
metabolisme di otak (uiki et al, 211+4. @giue%Ckeda et al, 211.). rTMS uga membantu dalam pemulihan fungsi saraf otak berikut cedera iskemia reperfusi%pada tikus (eng et al.211). untuk menelaskan mekanisme yang mendasari efek ini, eng et al. (211*) meneliti efek dari 0TMS pada adenosin trifosfat (&TP) konten dalam korpus striatum dan ekspresi protein mikrotubulus terkait % 2 (M&P%2) menggunakan model cedera iskemia reperfusi%. rTMS meningkat secara signikan konten &TP di striatum dari belahan ischemised. 0e3im stimulasi yang berbeda disebabkan efek yang berbeda, namun kedua tinggi dan rendah intensitas (211 dan 21J, masing%masing) stimulasi frekuensi tinggi (21 53) meningkat konten &TP secara signikan. Selain itu, ada peningkatan yang signikan dalam M&P%2 ekspresi di kiri ischemised belahan dan, identical konten &TP, umlah terbesar dari M&P%2 3ona positif diamati setelah stimulasi frekuensi tinggi. ao et al. (211) mempelaari efek neuroprotektif dari rTMS frekuensi tinggi pada model tikus dari serangan iskemik transien menggunakan pencitraan PET. Meskipun 3ona infark secara signikan lebih kecil di belahan terkena tikus terkena rTMS, metabolisme glukosa mereka lebih tinggi. Selain itu, umlah caspace + sel positif secara signikan lebih rendah pada kelompok rTMS dibandingkan dengan kelompok kontrol, yang menunukkan bah#a rTMS menghambat apoptosis di 3ona ischemised. Bonn dkk. (21) menunukkan efek anti%apoptosis TMS di
sekitarnya 3ona infark pada tikus4 ini data eksperimen dibantu dalam desain protokol klinis yang menggunakan stimulasi magnetik selama fase akut stroke. "e et al. (211) diterapkan stimulasi frekuensi rendah pada tikus sebelum pemberian lithium % campuran pilocarpine (lithium % Model pilocarpine untuk epileptogenesis) dan menemukan peningkatan ekspresi 'cl%2, namun pengurangan ekspresi as di hippocampus . TMS ini
disebabkan efek
actiication
anti
mekanisme
epilepsi
anti
yang
apoptosis.
diduga teradi Studi
melalui
terakhir
adalah
kepentingan tertentu karena umlah studi klinis menyelidiki efek dari TMS pada pasien dengan epilepsi refrakter meningkat (Sun et al., 212). Efek neuroprotektif dari TMS uga elas dalam model he#an lain yang mempekerakan neuroto/in %methyl:%fenil%,2,+,<%tetrahydropyridine (MPT5). Meskipun neuron piramidal 8&+ hipocampal tikus yang belum terkena TMS
terpengaruh :* am setelah pera#atan MPT5, neuron
piramidal 8&+ tikus terkena rTMS tidak. Pengukuran protein asam glial brillary (&P) tingkat di astrosit tikus terkena TMS mengungkapkan bah#a sel%sel ini diaktifkan stimulasi berikut (unami3u et al., 211). Selain
itu,
astrosit
menunukkan
sebuah
enhancedability
untuk
bermigrasi ke lesi 8=S berikut stimulasi magnetik pada he#an model dari cedera tulang belakang. 5al ini mungkin disebabkan oleh actiication alur khusus mitosis (ME"C,2 > E0") dan ekspresi yang disempurnakan beberapa gen (ang et al., 211).
Efek
neurotropik
Pertumbuhan
dari
dendritik
dan
rTMS
pada
neurotropik
aktor 5al ini penting untuk dicatat bah#a stimulasi magnetik tidak harus selalu menghasilkan hasil yang positif dan efek ini sangat tergantung
pada re3im stimulasi. !alam
kultur
intensitas
53)
rendah
(.:T,
sel
hasil
hippocampal, stimulasi di
sprouting
dendritik
(pertumbuhan akson) meningkatkan kepadatan kontak sinaptik (Ma et al., 21+). Sebaliknya, stimulasi intensitas tinggi (,T, 53) memiliki pengaruh yang sangat buruk yang menghasilkan penurunan umlah sinapsis. Para penulis studi ini menyarankan bah#a hasil ini berkaitan dengan '!=%tyrosine kinase ' (Trk') sinyal sistem (Ma et al., 21+). Mayoritas penelitian rTMS telah difokuskan pada perubahan fungsi '!=. '!= memiliki berat molekul 2A k!a dan pada a#alnya berasal dari otak babi sebagai faktor trok untuk sel dari .... ganglia akar dorsal (9eibrock et al., -*-). Ca kemudian berasal dari otak manusia uga ('arde et al., -*2). '!= dikenal memiliki berbagai fungsi yang meliputi perangkat tambahan hidup neuronal berikut kerusakan SSP, neurogeneisis, migrasi dan diferensiasi neuron, pertumbuhan dendrit dan akson, dan pembentukan sinaps ('aGuet et al., 211:). Studi terbaru
menunukkan
bah#a
medan
magnet
eksternal,
yang
merupakan konsekuensi dari TMS, dapat mempengaruhi '!= konten dalam serum dan cairan serebrospinal (8S), namun data yang diperoleh dari penilaian tingkat '!= serum setelah sesi TMS dari kontroersial. Seumlah penelitian telah menemukan bah#a rTMS meningkatkan kadar serum '!= (Bukimasa et al, 211<.)4 ?anardini et al., 211<) edge et al., 212). Iang et al. (21) melaporkan bah#a stimulasi frekuensi tinggi meningkat serum '!= tingkat dan anitas '!=
untuk
reseptor
Trk',
sedangkan
TMS
frekuensi
rendah
mengurangi tingkat '!=. Pasien dengan amyotrophic lateral yang sclerosis (&9S) rendah rTMS frekuensi ke korteks motorik (&ngelucci et al., 211:), tetapi Bukimasa dkk. (211<) menunukkan bah#a stimulasi frekuensi tinggi meningkatkan kadar '!= dalam plasma darah pasien dengan depresi. Efek yang lama dari rTMS ( hari dengan 2 hari istirahat minggu) secara signikan meningkatkan kadar '!= m0=& dalam hippocampus dan parietal dan pyriform korteks (Mullen et al. 2111). rTMS efek
induksi pada produksi faktor neurotropik mungkin menelaskan di mana sebelumnya diperoleh data mengenai manfaat neuroprotektif dan neuroplastic
dari
hippocampal
rTMS,
(9isanby
seperti dan
meningkatkan
'elmaker,
2111).
tumbuhnya =amun,
serat
menurut
beberapa teori, efek antidepresan dari TMS uga dapat dikaitkan dengan pengaruh rTMS pada produksi '!= sendiri (@giue%Ckeda et al., 211+a.b). protein '!= yang tersintesis di ba#ah medan magnet yang disebabkan oleh TMS mengabkibatkan semua properti yang biasa diinginkan dan, dengan demikian, '!= dianggap pelindung transmisi sinaptik berikut cedera otak iskemik (@giue%Ckeda et al., 211). @leh karena itu, telah menunukkan bah#a rTMS mempengaruhi produksi '!= serta daerah otak terpencil. Temuan ini mena#arkan berbagai kemungkinan baru mengenai pilihan terapi untuk pasien dengan gangguan 8=S. Tabel merangkum temuan utama dari studi yang telah meneliti efek dari TMS pada SSP. Efek dari stimulasin magnet mempengaruhi berbagai faktor termasuk morfologi neuronal4 sel glial4 neurogenesis4 diferensiasi sel dan proliferasi4 mekanisme apoptosis4 konsentrasi neuromediators, &TP, dan faktor neurotropik4 metabolisme glukosa4 dan ekspresi gen tertentu. Signikansi klinis dan efek terapi positif dari rTMS yang mungkin ditentukan oleh berbagai kombinasi dari faktor%faktor ini. Meskipun ada seumlah besar data yang dipublikasikan mengenai efek ini, mekanisme yang tepat tetap tidak elas. 5al ini menimbulkan pertanyaan apakah rTMS diinduksi medan
magnet mengakibatkan tindakan tertentu atau memiliki
tindakan non%spesik yang didasarkan pada beberapa enis mekanisme non%listrik yang belum dipertimbangkan. 'agian berikutnya dari ulasan ini berfokus pada mekanisme yang diduga.
Efek
non-klasik
dari
TMS
terkait
Biosik Pengaruh Magnetic Fields
Sebelum
a#al
bagian
ini,
penting
untuk
menyebutkan
bah#a
hubungan antara teori yang diusulkan di ba#ah ini dan efek TMS tetap belum terbukti dan belum dierikasi. =amun demikian, fenomena ini telah terbukti mendasari dampak medan
magnet induksi pada
berbagai sik, kimia, dan sistem biologi dalam berbagai keadaan. disarankan di sini bah#a faktor%faktor ini mungkin kontributor yang signikan terhadap efek TMS yang dielaskan di atas, termasuk efek angka panang.
Quantu E!ects Medan elektromagnetik dalam sistem biologis bertindak atas partikel magnetik yang berukuran mikroskopis4 dengan demikian, adalah #aar untuk mengharapkan
bah#a tindakan TMS pada otak dapat diatur
oleh hukum kuantum di tingkat paling dasar. "arena seumlah fenomena kuantum makroskopik ada (9eggett, 2112), banyak sika#an sangat percaya bah#a efek kuantum memainkan peran penting dalam macro#orld, termasuk di organik (biologi) sistem (Ledral, 211*). &da beberapa pendekatan untuk memahami pikiran dan otak yang melibatkan deskripsi kuantum. Penrose, seorang ahli sika Cnggris terkenal, adalah salah satu peneliti menyelidiki hal ini, ia dan 5ameroF mengembangkan teori yang menyatakan bah#a pengukuran kuantum memainkan peran penting dalam kesadaran dan bah#a mikrotubulus bertindak
sebagai
pemba#a
informasi
kuantum
(Penrose
dan
5ameroF, 21) . Penelitian tindakan kuantum. Efek dalam sistem biologis secara bertahap menadi disiplin indiidu yang dikenal sebagai biologi kuantum. Saat ini, disiplin ini dalam tahap embrio, tetapi temuan terbaru menunukkan bah#a itu adalah bidang yang menanikan dari penelitian yang menghasilkan banyak kemauan besar di masa depan. Misalnya, pemeriksaan menyeluruh fotosintesis di
8hroomonas &lga
88MP2A1 dilakukan oleh 8ollini dkk. (211) mengungkapkan bah#a
elektron dalam protein pigmen yang bertanggung a#ab untuk penyerapan foton pada frekuensi tertentu memperoleh keadaan superposisi kuantum, di mana mereka tetap untuk #aktu yang lama (:11 fs), ketika mereka berada di keadaan tereksitasi. @rientasi kompas magnetik pada burung adalah ilustrasi lain dari efek langsung
medan magnet. Misalnya, burung terkena medan magnet
luar tidak dapat membedakan antara utara dan selatan (Iiltschko dan Iiltschko, 211). 7ntuk menafsirkan fenomena ini, 0it3 dkk. (211) menyarankan bah#a magnetoreception pada burung didasarkan pada fenomena sentral mekanika kuantum yang dikenal sebagai belitan kuantum,
yang
memungkinkan
partikel
untuk
tetap
saling
berhubungan meskipun pemisahan spasial. &da molekul khusus di mata burung yang memiliki dua electrns yang membentuk sepasang tererat dengan nol umlah putaran. Elektron ini dipisahkan setelah molekul
menyerap
kuantum
cahaya
namun
belitan
kuantum
dipertahankan, dan kongurasi ini menadi sangat sensitif terhadap faktor eksternal, termasuk medan magnet. Medan magnet miring memiliki efek yang berbeda pada pasangan elektron dan dapat menginduksi ketidakseimbangan yang mengubah reaksi kimia di mana molekul dapat berpartisipasi. Proses kimia yang teradi dalam mata burung mengubah perbedaan%perbedaan ini menadi impuls saraf yang membentuk sebuah gambar dari medan magnet di dalam otak. T&'E9 Perlu disebutkan bah#a daya tahan dari efek kuantum biologis dari kedua fotosintesis dan magnetoreception pada burung yang lebih lama dari orang%orang dari mekanika kuantum percobaan yang dilakukan di laboratorium di ba#ah kondisi yang sama. 8ontoh tersebut dan teori% teori yang mengusulkan bah#a sistem kuantum memainkan peran penting dalam fungsi otak menunukkan bah#a efek dari TMS disebabkan medan magnet harus dipertimbangkan pada tahap ini . 5al ini mungkin teradi terutama berlaku mengenai dampak yang mungkin
dari bagian%bagian ini pada pasangan elektron, keadaan tereksitasi, inti magnetik, dan setiap fenomena kuantum makroskopik di SSP.
Spin Efek agnetik Cde sentral dari teori yang diusulkan adalah bah#a medan magnet terinduksi selama rTMS memiliki efek khusus pada sel%sel hidup dan bah#a efek ini tidak terkait langsung dengan proses listrik. Spin elektron adalah target potensial dari medan magnet di dalam otak, dan rTMS diinduksi medan magnet dapat mengubah keadaan sistem berputar elektronik (radikal, ion, atau molekul triplet), yang, pada gilirannya, dapat mempengaruhi aktiitas kimia senya#a yang sesuai. Molekul dengan spin elektronik non%nol memainkan berbagai peran penting dalam proses biokimia termasuk konugasi reaksi fosforilasi dan berpartisipasi dalam reaksi katalisasi en3im , ekspresi gen, reaksi redoks dengan besi dan ion tembaga, dan transpor elektron di sepanang rantai sitokrom ('uchachenko, -*1). 'ukti eksperimental menunukkan bah#a medan magnet mempengaruhi ini pada sintesis &TP molekul ('uchachenko dan "u3netso, 211<). Penting untuk membahas mekanisme molekuler yang berhubungan dengan dinamika spin secara lebih rinci. Selain berat badan dan biaya, partikel dasar, seperti elektron dan proton, yang ditandai dengan momentum sudut intrinsik disebut spin, dan karena itu mereka memiliki momentum magnetik berputar yang saling terkait. Sifat magnetik dari atom ditentukan terutama oleh spin elektron, dan spin dalam reaksi kimia secara ketat dipertahankan. 5ukum dasar ini menyiratkan bah#a reaksi kimia yang
mana spin%selektif (yaitu,
memungkinkan untuk hanya mereka yang dapat melakukan spin reagen yang bertepatan dengan spin produk, dan tidak dapat dilakukan
ika spin
diubah) ('uchachenko, 211-). 5ukum ini telah
terbukti secara eksperimental (9angkah et al., --2).
Sepasang radikal mungkin memiliki keadaan spinH singlet, yang memiliki nol umlah spin, atau triplet, di mana spin dua elektron yang ditambahkan ke hasil satu spin.
Sepasang radikal mungkin memiliki tahapan spin kembarH singlet, yang memiliki nol umlah spin, atau triplet, di mana spin dua elektron yang ditambahkan ke hasil satu spin. 0eaksi yang menghasilkan molekul 00 diamagnetik dengan nol spin hanya mungkin untuk tahapan singlet soin, dan mekanisme spin ini dapat dilakukan, sedangkan mekanisme triplet tidak dapat (ambar H 'uchachenko, 211-). Menurut denisi yang diusulkan oleh 'uchachenko (21:), sepasang reagen dalam reaksi tersebut bertindak sebagai spin nano%reaktor selektif dan, dengan mengendalikan spin nano%reaktor tersebut, dapat beralih reaksi dari spin yang tidak dapat dilakukan menadi saluran spin yang diperbolehkan. 0eaksi spin%selektif uga sensitif terhadap medan magnet sehingga spin dapat diubah hanya dengan interaksi magnetik. Medan
magnet
dapat
menginduksi
transisi
spin
triplet%singlet
berpasangan ini dan mengubah keadaan total spin mereka dan reaktiitas. "onsep ini mendasari kimia dan biologi spin (Salikho et al, -*:4. 'uchachenko dan rankeich, --:4 'uchachenko 211-, 21:). Telah dihipotesiskan bah#a efek ini menimbulkan semua efek magnetik besar di kedua bidang kimia dan biologi ('uchachenko, 21:). 9ebih khusus, ini berarti bah#a efek magnetik yang tepat dari TMS pada otak yang dimediasi oleh pengaruhnya terhadap kimia spin reaksi biokimia. Penelitian terbaru telah mengungkapkan bah#a mekanisme ion%radikal yang terlibat dalam dua reaksi en3im%katalis yang penting yang mendasar4 Sintesis &TP dan sintesis !=&, termasuk replikasi dan efek pada !=& polimerase ('uchachenko et al, 211, 211*4. 'uchachenko dan "u3netso, 211<). "edua enis reaksi memastikan fungsi normal dari organisme hidup dan dikatalisis oleh kompleks yang meliputi ion logam seperti magnesium dan seng. Perbedaan besar dalam aktiitas katalitik ion dengan inti magnetik (misalnya, --5g, 2mg,
:+8a) telah ditemukan pada kedua enis reaksi. enomena ini, yang disebut efek isotop magnetik, merupakan indikasi mekanisme reaksi ion%radikal yang dielaskan di atas yang dapat dikendalikan oleh medan magnet dan, dengan demikian, mungkin sensitif terhadap TMS. 'ahkan, seumlah studi telah melaporkan bah#a efek dari rTMS pada aparat genetik sel mungkin merupakan hasil dari medan magnet TMS% terinduksi pada polimerase !=& melalui mekanisme yang dielaskan di atas. !engan demikian, eng et al. (211*) menunukkan efek dari TMS pada tingkat &TP, yang uga dapat langsung dielaskan oleh efek dari medan magnet TMS%terinduksi pada sistem spin. Efek
dari
re3im
stimulasi
pada mekanisme
ini
penting
untuk
dipertimbangkan. !alam nano%reaktor spin, rTMS frekuensi mulai dari sampai +1 53 memiliki efek yang sama sebagai bidang tetap dan menyebabkan hanya dephasing spin, yang mengarah ke konersi singlet%triplet ('uchachenko, 21:). Efek ini terkait dengan dampak positif dari TMS ba#ah efek yang berbeda dari rTMS frekuensi tinggi dan rendah telah dibuktikan oleh seumlah penelitian. Menurut teori yang diusulkan, perbedaan%perbedaan ini harus dikaitkan dengan efek listrik dari TMS. =uklir spin uga memainkan peran penting dalam reaksi kimia. 9au reaksi kimia tergantung pada momentum magnetik inti reagen yang mengontrol reaktiitas melalui interaksi magnetik antara elektron dan inti ('uchachenko, 21:). Cnti magnetik menghasilkan medan magnet lokal
konstan sekitar
elektron
yang
membuat
proses berputar
elektronik dengan kecepatan tambahan. Seperti disebutkan di atas, interaksi magnetik yang unik dan hanya enis interaksi yang dapat mengubah keadaan sistem spin reagen dalam reaksi kimia. "arena interaksi magnetik ditandai dengan energi yang sangat rendah, hal ini menghilangkan
ketidak mampuan
berpasangan radikal dengan
spin dengan membuat
reaksi
mekanisme spin yang diperbolehkan.
Mekanisme ini dapat menelaskan pengaruh medan magnet pada
reaksi biokimia, yang dapat menadi salah satu mekanisme yang mendukung efek TMS pada otak.
Magnetoreception genetik Efek medan magnet pada genom telah diakui untuk angka #aktu yang signikan tetapi sangat penting untuk mengidentikasi akseptor dari enis
lapangan
di
aparat
genetik
untuk
mengkonrmasi
dan
mempelaari efek genom yang mengatur medan magnet. Menurut salah satu teori, medan magnet seminggu dapat menyebabkan efek genetik tertentu karena tindakan protein milik cryptochrome (80B) > keluarga photolyase, yang merupakan inhibitor magnetosensitie faktor transkripsi. Percobaan pada tanaman &rabidopsis thalianan yang telah menunukkan keterlibatan 8rys dalam reaksi biologis mengikuti perubahan dalam medan magnet (9in dan Todo, 211). "riptokrom adalah protein peraturan kuno yang rentan terhadap radiasi elektromagnetik
dan
medan
magnet
konstan.
Protein
ini
diklasikasikan sebagai aoproteins, memiliki berat molekul berkisar 1%A1 k!a, dan hadir dalam organisme hidup hampir semua, termasuk sel%sel bakteri, tanaman, serangga, dan he#an (&hmad et al., 211A). 8rys disaikan di sebagian besar organ dan aringan di organisme ini, tetapi mereka terutama terlokalisasi dalam inti sel (9in dan Todo, 211). Pada tahun 2111, itu adalah hipotesis bah#a 8rys mengandung pasang radikal magnetosensitie (0it3 et al., 2111). Selain itu, diyakini bah#a aktiasi atau kediaman aktiitas 80B fungsional disebabkan oleh perubahan konformasi di situs aktif dari protein, yang, pada gilirannya, mempengaruhi interaksi dengan elemen berikutnya dalam alur sinyal (9in dan Todo, 2114 Partch dan Sancar, 211). Para penulis ini menyimpulkan bah#a 8rys merupakan komponen unik sistem kehidupan yang menggabungkan biosensory dan fungsi bioregulatory, bertindak sebagai perantara antara alam hidup dan lingkungan sik, dan menyediakan organisme dengan kemampuan hidup untuk respon terhadap medan magnet dan elektromagnetik iklan menyesuaikan am
biologis mereka untuk diurnal dan ariasi sik lainnya di lingkungan. &da kemungkinan bah#a mekanisme pendukung magnetoreception entah bagaimana dipertahankan oleh manusia selama eolusi atau bah#a mereka telah bereolusi menadi mekanisme lain yang secara tidak langsung dipengaruhi oleh medan magnet TMS%diinduksi.
Efek makromolekul dari TMS Makromolekul
