آشنایی با تحریک مغناطیسی فراجمجمه‌ای و کاربردهای آن در مطالعات زبان‌شناسی
سخنران: دکتر مولود صفوی دکترای علوم اعصاب شناختی (با تمرکز بر عصب-روانشناسی زبان) از مجموعه آیدیالب، هم-موسس و مدیرعامل موسسه دانش زبان و مغز ایران, مدیر دپارتمان آموزش و مدیر استراتژیک فناوری نقشه برداری گفتار در شرکت ANT Neuro ارائه شده در تاریخ 6 دی‌ماه 1399
گزارش کوتاه:
در وبیناری که توسط خانم دکتر صفوی ارائه شد، دستگاه TMS که به‌منظور تحریک نواحی قشایی مغز مورد استفاده قرار می‌گیرد، معرفی گشت. طی این سخنرانی، توضیحات مفصلی درباره‌ی کاربردهای بالینی و تحقیقاتی این دستگاه، با تمرکز بر مسائل مرتبط با حوزه‌ی زبان‌شناسی، ارائه شد و مشخصه‌هایی که برای استفاده از دستگاه باید در نظر داشت مرور شد. همچنین، روش DES یا تحریک الکتریکی مستقیم، که در جراحی‌های بیدار برای بیماران تومور مغزی رایج است، شرح داده‌شد و نقش عصب‌زبان‌شناسی در کمک به جراحان و بیماران قبل و حین جراحی مشخص گردید. در پایان نیز با معرفی روش‌های ترکیبی استفاده از TMS با دیگر دستگاه‌های نقشه‌برداری مغز، روش‌های نوین در نقشه‌برداری زبانی برای علاقه‌مندان ترسیم گشت. لازم به‌ذکر است، سخنران محترم در طول ارائه منابعی برای مطالعه‌ی بیشتر معرفی کردند.
گزارش مفصل:
سخنرانی با معرفی موضوع و مسائل مورد بحث در این وبینار آغاز شد. سپس سخنران محترم با طرح مباحث مقدماتی به معرفی دستگاه و روش TMS پرداختند.
معرفی دستگاه TMS:
دستگاه TMS به‌شکل امروزی خود، حاصل تلاش‌های انجام‌شده توسط گروهی از محققین در دانشگاه شفیلد به‌سرپرستی بارکر (1985) است. از این دستگاه برای ایجاد تحریکات امن و غیرتهاجمی در نواحی مختلف قشر مغز به‌کار می‌رود. این تحریکات توسط یک کویل و با ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی در نزدیکی سر بر قشر مغز اعمال می‌شود که در نتیجه‌ی آن، فعالیت نورون‌های منطقه‌ی مورد نظر تشدید یا تضعیف می‌شود. عمق این میدان الکترومغناطیسی (بسته به نوع کویل و ضخامت قشای مغز در افراد مختلف) به‌طو متوسط در حدود 3 سانتی‌متر است، بنابراین، برای مناطق زیرقشایی نمی‌توان از آن بهره برد. علاوه براین، کویل‌های مورد استفاده به دو نوع کلی قابل تقسیم است: دایره‌ای و هشتی/هشت-شکل . میدان مغناطیسی در کویل‌های دایره‌ای بیشتر در محیط دایره است و مرکز دایره تقریبا خالی از میدان الکترومغناطیسی است. در نتیجه، ناحیه‌ی بزرگتری را تحریک می‌کند. در مقابل، میدان مغناطیسی در کویل‌های هشت-شکل در نقطه‌ی تلاقی دو دایره متمرکز شده‌است و به دلیل دقت بالا، برای کاربردهای زبان‌شناختی کارآیی بیشتری دارد.
به‌طور معمول در کنار دستگاه TMS، یک دستگاه Neuronavigation وجود دارد که با نمایش تصویری از مغز، به محقق یا درمان‌گر اجازه می‌دهد با دقت مکانی بیشتری تحریک را بر مناطق مورد نظر اعمال کند. به‌این منظور، از تصویر (f)MRI خود فرد یا یک تصویر استاندارد استفاده می‌شود. در تصویر زیر می‌توان دستگاه را حین استفاده دید.
از نکاتی که حین استفاده از دستگاه باید در نظر داشت، زاویه‌ی کویل نسبت به سطح قشای مغز و چگونگی حرکت آن است. گفته می‌شود بهترین زاویه، 45 درجه است. به‌علاوه، هنگام تصمیم‌گیری در مورد شدت انرژی، باید به آستانه‌ی حرکتی فرد در حین استراحت توجه داشت و براساس آن میزان انرژی دستگاه را تعیین کرد. از دیگر پارامترها می‌توان به تعداد پالس‌ها، مدت زمان وقفه‌ی بین آنها و منطقه‌ی اعمال تحریک، اشاره کرد.
کاربردهای دستگاه TMS:
خانم دکتر صفوی سپس به کاربردهای این دستگاه در درمان و پژوهش اشاره کردند. کاربرد درمانی آن برای برخی بیماری‌های روان‌شناختی، از جمله افسردگی و وسواس، بسیار رایج است. همچنین، برای تشخیص و درمان بیماری صرع، بهبود بیماران پس از سکته‌ی مغزی، کمک به تعیین هدف برای جراحی تومور مغزی، و غیره می‌توان از TMS بهره برد.
این دستگاه کاربردهای تحقیقاتی مختلفی در علوم اعصاب شناختی، روانشناسی، زبان‌شناسی و دیگر علوم مرتبط دارد. در مباحث زبان‌شناختی از TMS به‌منظور نقشه‌برداری زبان استفاده می‌شود. در این حوزه، کارهای زیادی صورت نگرفته و در نتیجه، تسک‌های زبانی زیادی برای آن نمی‌توان یافت. با این‌حال، سخنران محترم چند پژوهش با استفاده از دستگاه TMS در حوزه‌ی زبان‌شناسی را معرفی کردند که در پایان گزارش، فهرست آنها قابل مشاهده است.
در ادامه‌ی کار، نقش زبان‌شناسی در انجام جراحی بیدار جهت برداشتن تومورهای مغزی، به امن‌ترین شیوه‌ی ممکن، معرفی شد. جراحان پیش از برداشتن تومور، با استفاده از تحریک الکتریکی مستقیم یا DES، نواحی مختلفی از قشر مغز را به‌طور مستقیم تحریک می‌کنند. هر یک از این تحریکات 4 ثانیه به‌طول می‌انجامد که حین آن یک تسک زبانی به بیمار هوشیار ارائه می‌شود. در تصویر سمت چپ زیرین، محرک سوزنی الکتریکی دیده می‌شود و در تصویر سمت راست، جمجمه‌ی باز یک بیمار سرطانی هوشیار پیش از برداشتن تومور قابل مشاهده است. برچسب‌هایی که در نواحی مختلف قرار می‌گیرند، براساس عمل‌کرد بیمار حین انجام تسک جای‌گذاری می‌شوند.
هدف از انجام چنین عمل پیچیده و چالش‌برانگیزی این است که بتوان نواحی‌ای از قشر مغز را که نقش کلیدی در پردازش‌های زبانی دارند، شناسایی و علامت‌گذاری کرد تا حین برداشتن تومور، جراحان کمترین آسیب را به آن مناطق وارد آورند. در نتیجه، بیمار پس از جراحی می‌تواند تا حدود زیادی به زندگی عادی خود برگردد. البته این روش تنها برای توانایی‌های زبانی به‌کار نمی‌رود. تصویر زیر مغز علامت‌گذاری شده‌ی یک بیمار را به‌همراه توضیحات مربوط به هر ناحیه نمایش می‌دهد.
متخصصین عصب‌زبان‌شناس، تسک‌های متنوعی نسبت به جایگاه تومور آماده می‌کنند تا نتایج دقیق‌تری حاصل شود. اولین تسک زبانی استانداردسازی‌شده برای چنین جراحی‌هایی توسط یک زبان‌شناس هلندی برای زبان هلندی در سطوح مختلف زبان‌شناسی (واجی، نحوی، معنایی، و ...) طراحی شده‌است. در جدول زیر، خلاصه‌ای از تسک‌های طراحی شده توسط دویت (2015) دیده می‌شود.
دویت (2015) همچنین سعی کرده‌است نواحی مغز را که بیشترین ارتباط را با هر یک از سطوح زبان‌شناسی دارد، براساس داده‌های حاصل از DES و تسک استاندارد خود، بازشناسد تا عصب‌زبان‌شناسان مرتبط‌‌ترین تسک زبانی را نسبت به جایگاه تومور برگزینند. برای مثال، از آنجایی‌که نواحی آهیانه برای خواندن و نوشتن اهمیت زیادی دارد، اگر تومور در این ناحیه باشد، می‌بایست تسک‌های مرتبط با خواندن و نوشتن جهت ارائه به بیمار طی DES، انتخاب شوند. تصاویر زیر، بخشی از دستاوردهای این محقق را نمایش می‌دهد.
در پایان نیز، خانم دکتر صفوی به روش‌ها و کاربردهای استفاده از دستگاه TMS در ترکیب با دستگاه‌هایی چون EEG، MRI و fMRI به اختصار اشاره کردند و مقالاتی را در این زمینه معرفی فرمودند. پس از جمع‌بندی، دو سؤال از حاضرین پرسیده‌شد و به دو نفری که پاسخ صحیح دادند، یک ساعت استفاده‌ی رایگان از امکانات آزمایشگاه نقشه‌برداری مغز، تقدیم گردید.
منابع معرفی‌شده برای مطالعه‌ی بیشتر
- Babajani-Feremi, A., Narayana, S., Rezaie, R., Choudhri, A. F., Fulton, S. P., Boop, F. A., ... & Papanicolaou, A. C. (2016). Language mapping using high gamma electrocorticography, fMRI, and TMS versus electrocortical stimulation. Clinical Neurophysiology, 127(3), 1822-1836.
- De Witte, E., Satoer, D., Robert, E., Colle, H., Verheyen, S., Visch-Brink, E., & Mariën, P. (2015). The Dutch linguistic intraoperative protocol: a valid linguistic approach to awake brain surgery. Brain and Language, 140, 35-48.
- Krieg, S. M., Tarapore, P. E., Picht, T., Tanigawa, N., Houde, J., Sollmann, N., ... & Nagarajan, S. (2014). Optimal timing of pulse onset for language mapping with navigated repetitive transcranial magnetic stimulation. Neuroimage, 100, 219-236.
- Kroczek, L. O., Gunter, T. C., Rysop, A. U., Friederici, A. D., & Hartwigsen, G. (2019). Contributions of left frontal and temporal cortex to sentence comprehension: evidence from simultaneous TMS-EEG. Cortex, 115, 86-98.
- Negwer, C., Ille, S., Hauck, T., Sollmann, N., Maurer, S., Kirschke, J. S., ... & Krieg, S. M. (2017). Visualization of subcortical language pathways by diffusion tensor imaging fiber tracking based on rTMS language mapping. Brain imaging and behavior, 11(3), 899-914.
- Ohlerth, A. K., Bastiaanse, R., van der Spek, J., & Carstens, S. Language mapping using Object and Action Naming under navigated Transcranial Magnetic Stimulation in a Bilingual and two Monolingual Speakers. Stem-, Spraak-en Taalpathologie, 124.
- Schiller, K., Choudhri, A. F., Jones, T., Holder, C., Wheless, J. W., & Narayana, S. (2020). Concordance Between Transcranial Magnetic Stimulation and Functional Magnetic Resonance Imaging (MRI) Derived Localization of Language in a Clinical Cohort. Journal of Child Neurology, 35(6), 363-379.
- Tezel-Bayraktaroglu, O., Bayraktaroglu, Z., Demirtas-Tatlidede, A., Demiralp, T., & Oge, A. E. (2020). Neuronavigated rTMS inhibition of right pars triangularis anterior in stuttering: Differential effects on reading and speaking. Brain and Language, 210, 104862.
- Williams, G. J., Bedwell, S. A., Boatman, C. A., & Mitra, S. Is word-level lexical stress sensitivity affected by downregulation to the left superior temporal gyrus using TMS?. Journal of Neurolinguistics, 58, 100980.
تهیه‌ی گزارش: فهیمه نصیب ضرابی، دانشجوی دکتری زبان‌شناسی، دانشگاه تهران
نوشته های مرتبط