Direction-Specific Effects of Biphasic Transcranial Magnetic Stimulation on Cortical and Cortico-spinal Excitability

تخيل دماغك كمدينة صاخبة حيث يعمل مليارات من الرسل الصغار (الخلايا العصبية) باستمرار، يتبادلون الملاحظات لإبقاء كل شيء قيد التشغيل. أحياناً، يرغب العلماء في إلقاء نظرة خلف الستار ليروا كيف تتفاعل هذه الرسل عندما تصبح الأمور مثيرة قليلاً. وللقيام بذلك، يستخدمون أداة تسمى التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS). فكر في (TMS) كأنه مغناطيس عملاق غير مرئي يحوم فوق الرأس. عندما يصدر صوتاً، فإنه ينشئ نبضة مغناطيسية تخترق الجمجمة وتوجه صدمة صغيرة غير ضارة لخلايا الدماغ الموجودة تحتها مباشرة. الأمر يشبه النقر على طبل لرؤية كيف يهتز الجلد، ولكن بدلاً من الطبل، نحن ننقر على الدماغ لنرى كيف "يهتز" بالكهرباء.

عادةً، يستخدم العلماء هذه الأداة للتحقق مما إذا كان قسم "المحرك" في الدماغ يعمل بشكل صحيح. فعندما تنقر على الجزء من الدماغ الذي يتحكم في يدك، قد ترتجف يدك. هذه الرعشة تسمى "الجهد الحركي المستحث" (MEP). ولكن الجزء الصعب هنا هو أن المغناطيس لا ينقر في اتجاه واحد فقط؛ فالكهرباء التي يخلقها يمكن أن تتدفق للأمام أو للخلف، مثل نهر يغير مجراه. لفترة طويلة، لم يكن العلماء متأكدين تماماً مما إذا كان اتجاه هذا "النهر الكهربائي" مهماً. هل يهم إذا كان التيار يتدفق من الأمام إلى الخلف أو من الخلف إلى الأمام؟ هل يغير ذلك من مدى "علو" نبضة الدماغ أو سرعة انتقال الإشارة؟ هذا السؤال مهم، لأنه إذا كان الاتجاه يغير رد فعل الدماغ، فعلى العلماء أن يكونوا حذرين للغاية بشأن الاتجاه الذي يوجهون إليه عصيهم المغناطيسية للحصول على نتائج دقيقة.

في هذه الدراسة، قرر فريق من الباحثين حسم الجدل عبر لعب لعبة "البحث عن الفروق" في كهرباء الدماغ. لقد استضافوا 23 متطوعاً معافى واستخدموا ذراعاً آلياً عالي التقنية لإبقاء ملف مغناطيسي ثابتاً تماماً فوق الجانب الأيسر من أدمغتهم — المنطقة التي تتحكم في اليد اليمنى. كان الروبوت حاسماً لأن أي اهتزاز بسيط كان يمكن أن يفسد التجربة. قام الباحثون بنقر الدماغ باتجاهين مختلفين للتيار: أحدهما يتدفق من الأمام إلى الخلف (AP-PA)، والآخر من الخلف إلى الأمام (PA-AP). وقد فعلوا ذلك بقوة كافية فقط لجعل اليد ترتجف، وتحديداً بنسبة 110% من "العتبة الحركية أثناء الراحة" (الحد الأدنى من الطاقة اللازم لإحداث رد فعل).

بينما كان الدماغ يتعرض للنقر، سجل الفريق شيئين في نفس الوقت. أولاً، راقبوا عضلات اليد لرصد الرعشة الجسدية (MEP). ثانياً، استخدموا غطاءً يحتوي على 64 مستشعراً للاستماع إلى "الثرثرة" الكهربائية للدماغ (EEG) لرؤه "الفكرة" أو رد الفعل الفوري الذي يحدث داخل الجمجمة. أرادوا معرفة ما إذا كان اتجاه التيار سيغير حجم الرعشة، أو سرعة حدوثها، أو كيف سيبدو "اللحن" الكهربائي للدماغ.

أظهرت النتائج أن اتجاه التيار يهم بالتأكيد، ولكن ليس في كل الجوانب. فعندما تدفق التيار من الأمام إلى الخلف (AP-PA)، كان من السهل إيقاظ الدماغ: احتاج الباحثون إلى طاقة أقل لجعل اليد ترتجف، وكانت الرعشة تحدث بشكل أسرع. ومع ذلك، عندما تدفق التيار من الخلف إلى الأمام (PA-AP)، كان الدماغ أكثر عناداً، حيث تطلب طاقة أكبر واستغرق وقتاً أطول قليلاً لإرسال الإشارة إلى اليد. ومن المثير للاهتمام أن حجم رعشة اليد لم يتغير كثيراً بين الاتجاهين؛ بل كان الدماغ يسلك مساراً مختلفاً للوصول إلى النتيجة.

تصبح القصة أكثر إثارة عند النظر إلى "اللحن" الكهربائي الداخلي للدماغ. وجد الباحثون أن اتجاه التيار يغير نغمات محددة في لحن الدماغ. على سبيل المثال، موجة دماغية معينة تسمى "P60" حدثت في وقت أبكر قليلاً عندما تدفق التيار من الخلف إلى الأمام. أما الموجة الأخرى، "N100"، والتي يُعتقد أنها مرتبطة بكيفية معالجة الدماغ للإحساس بالرعشة أو ربما لحظة "كبح" أو تثبيط، فقد كانت أقوى بكثير (أكثر سلبية) عندما تدفق التيار من الخلف إلى الأمام. وهذا يشير إلى أن اتجاه الخلف-إلى-الأمام قد يرفع "مستوى الصوت" في أنظمة المعالجة الداخلية أو أنظمة التثبيط في الدماغ.

كما نظر الفريق في الصورة الكبيرة لنشاط الدماغ، حيث قاسوا "الجهارة" العامة للمجال الكهربائي. ووجدوا أنه في الجزء الأوسط من رد فعل الدماغ (بين 51 و110 مللي ثانية بعد النقر)، خلق التيار المتدفق من الخلف إلى الأمام إشارة أكثر نشاطاً وصخباً عبر الدماغ مقارنة بالتيار المتدفق من الأمام إلى الخلف.

أخيراً، حاول الباحثون ربط النقاط بين "اللحن" الكهربائي الداخلي للدماغ وبين رعشة اليد الجسدية. ووجدوا رابطاً: عندما كانت رعشة اليد أكبر، كانت موجة "N100" الدماغية أكبر أيضاً، بغض النظر عن اتجاه التيار. كما كان هناك رابط بين رعشة اليد وموجة "P30"، ولكن فقط عندما يتدفق التيار من الأمام إلى الخلف. وهذا يشير إلى أن رد الفعل الداخلي للدماغ والحركة الجسدية للجسم يتحدثان مع بعضهما البعض، لكن المحادثة تتغير اعتماداً على كيفية تقديم "النقرة" المغناطيسية.

باختصار، تؤكد هذه الورقة البحثية أن اتجاه التيار المغناطيسي يشبه "قرص الضبط" الذي يضبط استجابة الدماغ. فهو لا يكتفي برفع أو خفض مستوى الصوت فحسب، بل يغير توقيت والنغمات المحددة التي يعزفها الدماغ. وبينما قد تبدو رعشة اليد متشابهة، فإن الرحلة الداخلية للدماغ للوصول إليها تكون مختلفة. وهذا يعني أنه بالنسبة للعلماء والأطباء الذين يستخدمون هذه التقنية، فإن الانتباه لاتجاه التيار أمر ضروري لفهم ما يفعله الدماغ بالضبط. لم تجد الدراسة أن اتجاهاً واحداً "أفضل" من الآخر، بل أظهرت أنهما أداتان متمايزتان تنشطان الدماغ بطرق فريدة، وسيحتاج البحث المستقبلي إلى وضع هذا الاتجاه في الاعتبار لبناء خرائط أفضل لكيفية عمل أدمغتنا.