Einfluss der TMS-Spulenorientierung auf Neuronale, Netzwerk-, und Behaviorale Antworten – Eine Untersuchung mittels TMS-fMRT

• Antragsteller: Dr. Severin Schramm
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576091606

Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist eine Technik zur Hirnstimulation mit zahlreichen klinischen Anwendungen. Obwohl die therapeutische Wirksamkeit bei verschiedenen Diagnosen wie Depressionen, neuropathischen Schmerzen oder der Schlaganfallrehabilitation gesichert ist, ist unklar, wie sich bestimmte Parameter der TMS auf die Ergebnisse der Stimulation auswirken. Dies limitiert den Nutzen, den Kliniker aus der TMS ziehen können. Ein relevanter Parameter ist die Spulenorientierung (Coil Orientation; CO). Die Ausrichtung der Spule gegenüber dem Kopf bestimmt, in welche Richtung das induzierte E-Feld orientiert ist, und an welchen Stellen im Gehirn es maximiert wird. Obwohl Simulationen nahelegen, dass der Parameter die Effekte von Stimulation beeinflusst, ist das Thema derzeit kaum erforscht. Die vorgeschlagene Reihe von Experimenten zielt darauf ab, systematisch zu untersuchen, wie die Orientierung der TMS-Spule gegenüber dem Kopf die Stimulationsantworten beeinflusst. Kern der Experimente ist die Technik der zeitgleichen TMS/fMRT. Diese ermöglicht es, durch MRT-Bildgebung während der Stimulation unmittelbar die Effekte der TMS auf Hirnaktivität zu messen. In 18 Monaten sollen drei Experimente durchgeführt werden. Hierbei soll zunächst untersucht werden, inwieweit die CO Stimulationsantworten moduliert. Anschließend sollen Interaktionen der CO mit den Faktoren Stimulationsintensität und Stimulationstiming anhand von MRT- und behavioralen Outcomes untersucht werden. Experiment 1: Etablierung eines grundlegenden Zusammenhangs zwischen CO und Stimulationsantworten in der TMS/fMRT; Stabilität der Stimulationsantwort unter verschiedenen CO-Bedingungen; Identifikation der Mindestanzahl an Messungen für verlässliche Ergebnisse. Experiment 2: Interaktion der CO mit der Intensität der Stimulation; Dynamik der lokalen und netzwerkweiten Stimulationsantworten bei steigenden Intensitäten. Experiment 3: Interaktion der CO mit dem Stimulationstiming; Einfluss der CO auf behaviorale Metriken. Ziel der Versuchsreihe ist die Ableitung eines Modells für den Einfluss von CO auf TMS-Effekte. Ein solches Modell wäre in der Lage, die Personalisierung von TMS in klinischen Anwendungen entscheidend voranzutreiben und so TMS-Behandlungsergebnisse über alle Diagnosen hinweg zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Stipendium
• Internationaler Bezug: Österreich
• Gastgeber: Dr. Martin Tik, Ph.D.