Onderzoek naar de effecten van TMS-gerelateerde somatosensorische input op TMS-opgeroepen potentialen levert bewijs tegen een significante interactie

Waarom het ‘zappen’ van de hersenen lastiger is dan het lijkt

Artsen en neurowetenschappers gebruiken steeds vaker korte magnetische pulsen om de hersenen te "pingen" en hun elektrische echo’s vast te leggen, in de hoop te meten hoe gezond of responsief verschillende gebieden zijn. Maar er is een groot probleem: elke puls veroorzaakt ook luide klikken en tintelingen op de hoofdhuid, die op zichzelf hersenactiviteit oproepen. Deze studie stelde een eenvoudige maar cruciale vraag: veranderen die nevensensaties daadwerkelijk de hersenreactie die ons interesseert, of kunnen we ze betrouwbaar wegsubtraheren?

De hersenen onderzoeken met magneten en elektroden

De techniek in het hart van dit werk combineert transcraniële magnetische stimulatie (TMS) met elektro-encefalografie (EEG). TMS stuurt een zeer korte magnetische puls door de schedel om zenuwcellen in een gekozen gebied te stimuleren; EEG registreert de reactie van de hersenen als een reeks kleine spanningsveranderingen in de tijd. In een ideaal scenario zouden deze tracés alleen het directe effect van de magnetische puls op de cortex weerspiegelen — de zogenaamde TMS-opgeroepen potentialen. In werkelijkheid veroorzaakt dezelfde puls ook een scherpe klik en een schok op de huid die oren, huid en spieren activeert, en daardoor hun eigen "perifeer opgeroepen" potentialen genereert. Deze overlappende signalen zijn een hoofdpijn voor iedereen die TMS-EEG wil gebruiken als een nauwkeurige test van hersenfunctie bij gezondheid en ziekte.

Reëel versus sham: twee manieren om de puls na te bootsen

Om directe hersenreacties te scheiden van die veroorzaakt door geluid en aanraking, vergeleken de onderzoekers reële TMS met zorgvuldig ontworpen sham-condities bij 20 gezonde vrijwilligers. Reële TMS werd toegepast boven twee gebieden: de primaire motorische cortex, die handbewegingen aanstuurt, en het supplementaire motorische gebied, betrokken bij plannen en coördineren van acties. Tegelijkertijd kregen deelnemers maskergeluiden aangeboden in de oren om de klik te verzachten. Voor sham-proeven werd de TMS-coil zo gedraaid dat hij het geluid en de trillingen nabootste zonder de hersenen effectief te stimuleren. Korte elektrische pulsen werden aan de hoofdhuid of schouder toegediend om de huidsensaties van reële TMS te reproduceren.

Twee tegengestelde strategieën voor het omgaan met sensorische ruis

Het team testte twee belangrijkste sham-strategieën. In de eerste, genoemd "PEP-saturatie", werd de elektrische stimulatie op de hoofdhuid in zowel reële als sham-proeven zeer sterk gemaakt. Het idee was de sensorische reactie van de hersenen tot een plafondniveau te duwen zodat extra input van reële TMS nauwelijks uitmaakte, waardoor de sensorische component vrijwel identiek was in beide condities. In de tweede strategie, de "PIMSIC"-methode, werd de intensiteit van de elektrische pulsen tijdens sham individueel aangepast totdat de resulterende sensorische respons in het EEG exact overeenkwam met die na reële TMS, maar zonder extra stimulatie tijdens reële TMS toe te voegen. In beide benaderingen, als het sensorische-only signaal uit sham overeenkwam met dat in reële proeven, zou het wegsubtraheren van sham van reëel de ware hersenreactie op TMS moeten onthullen.

Vroege hersenreacties blijven stabiel

Over duizenden proeven vergeleken de onderzoekers de opgeschoonde TMS-responses verkregen onder de verschillende sham-procedures. Ze concentreerden zich op de eerste 110 milliseconden na elke puls, wanneer directe corticale reacties worden verwacht te domineren. Binnen dit tijdvenster vonden ze geen betekenisvolle verschillen tussen condities, ongeacht of ze de motorische cortex of het supplementaire motorische gebied stimuleerden. Statistische tests die niet alleen verschillen detecteren maar ook gelijkheid bevestigen, toonden aan dat vroege reacties effectief gelijk waren over alle sham-ontwerpen. Alleen op latere tijden — voorbij ongeveer 150 tot 200 milliseconden — traden enkele verschillen op, en die werden het beste verklaard door imperfecte matching van de sensorische reacties in plaats van werkelijke veranderingen in het directe TMS-effect.

Wat dit betekent voor toekomstige hersentests

De belangrijkste boodschap van de studie voor niet-specialisten is geruststellend: de vroegste golven in de elektrische echo van de hersenen na een magnetische puls blijken opmerkelijk robuust tegen de storende sensaties die TMS vergezellen. Dit suggereert dat onderzoekers zich, ten minste in de eerste honderd milliseconden, veilig kunnen ontdoen van sensorische bijdragen door een goed ontworpen sham-conditie af te trekken, zonder bang te hoeven zijn dat ze ook het signaal van belang wissen of vervormen. Zowel de hoogintensieve saturatiemethode als de individueel gekalibreerde matchingsmethode bleken geschikt, waarbij de laatste een mogelijk comfortabelere optie biedt omdat ze zeer sterke hoofdhuidschokken kan vermijden. Gezamenlijk versterken deze bevindingen het pleidooi voor het gebruik van TMS-EEG als een nauwkeurige, niet-invasieve manier om te onderzoeken hoe verschillende hersengebieden reageren, wat uiteindelijk kan helpen bij het diagnosticeren en volgen van neurologische en psychiatrische aandoeningen.

Bronvermelding: Gordon, P.C., Metsomaa, J., Belardinelli, P. et al. Investigating the effects of TMS-related somatosensory inputs on TMS-evoked potentials provides evidence against significant interaction. Sci Rep 16, 4317 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37418-w

Trefwoorden: transcraniële magnetische stimulatie, EEG, hersenreacties, sensorische artefacten, sham-stimulatie