CONFRONTO FRA LA STIMOLAZIONE ELETTRICA E MAGNETICA
Nei paragrafi precedenti, si è visto che i due
meccanismi di stimolazione sono associati a diverse distribuzioni spaziali
e densità di corrente nei tessuti. Ciò evidenzia subito una
differenza fondamentale: la stimolazione elettrica, nonostante le precauzioni
che si possono adottare, arreca sofferenza al soggetto che può ricevere
delle scottature ed avvertire delle forti fitte; quella magnetica può
agire in profondità e la debole corrente indotta negli strati superficiali
provoca, al più, una sensazione di prurito. Ovviamente questo risultato
è di importanza fondamentale per la ricerca e nelle applicazioni.
La stimolazione magnetica è sempre non invasiva
e potenzialmente non pericolosa, inoltre le contrazioni muscolari sono
prodotte senza sgradevoli sensazioni.
Lo stesso non si può certo dire per la stimolazione
elettrica. Si pensi, ad esempio, alla stimolazione dei nervi e muscoli
facciali e dei nervi profondi, che può essere ottenuta solo impiantandodegli
elettrodi ad ago.
Si consideri, poi,, che l'assenza di elettrodi evita
che si accumuli della carica all'interfaccia pelle-elettrodo, il che talvolta
nasconde gli effetti fisiologici della stimolazione elettrica, introducendo
un ritardo spurio nell'EMG.
Per contro, il principale limite della stimolazione magnetica
è la difficoltà di stimolare molto selettivamente particolari
regioni, il che rende meno agevole la riproducibilità degli esperimenti.
In altri termini, non è ben definito il luogo iin cui avviene la
stimolazione. La causa risiede nel fatto che le correnti indotte, sono
meno facilmente controllabili di quelle iniettate direttamente attraverso
degli elettrodi. L'area di stimolazione elettrica è, tipicamente,
quella posta al di sotto del catodo. Con una bobina magnetica, l'area di
stimolazione può essere vasta e dipende anche dalla geometria e
dall'orienzione della bobina stessa.
Il controllo della zona stimolata è essenziale,
per impedire l'eccitazione di un nervo differente da quello desiderato
o di una diversa area della corteccia, e per evitare una iperpolarizzazione
tra il sito di stimolazione e la giunzione neuromuscolare. Si può
tentare di superare questo limite, usando particolari configurazioni focalizzanti
di bobine.
Paradossalmente, l'uso di bobine con scarsa focalizzazione
può essere un vantaggio, quando non si ha bisogno di un'elevata
risoluzione. Ad esempio, la stimolazione dell'area corticale corrispondente
ad un braccio, non necessita di un posizionamento preciso della bobina.
Viceversa, l'uso di configurazioni focalizzanti richiede un posizionamento
più accurato.
Per quanto riguarda i meccanismi fisiologici, studi approfonditi
di modelli che simulano il coomportamento neuronale e studi sperimentali,
dimostrano che esistono delle differenze sostanziali tra le soglie ed i
siti in cui avviene la stimolazione.
In particolare, si trova che i differenti modi di stimolazione
del cervello agiisconosulla corteccia motoria iin diverse classi di neuroni.
La stimolazione elettrica attiva direttamente il corpo cellulare dei neuroni,
mentre quella magnetica, eccita in prevalenza le terminazioni delle strutture
neuronalli che, nel caso del sistema nervoso centrale, corrispondono ai
bottoni sinaptici ed è più adatta ad eccitare i neuroni orientati
orizzontalmente all'interno della corteccia cerebrale.
Un altro importante risultato è che i tempi di
conduione centrale, dalla corteccia ai neuroni motori spinali, e la soglia
di eccitazione, dipendono in modo critico dal tipo di stimolo usato. La
conseguenza è che la latenza della risposta EMG, sia a ripposo che
con una contrazione muscolare, è più breve (in media di 2
ms) con la stimlazione elettrica.
Alcuni svantaggi relativi della stimolazione magnetica,
sono rappresentati dal superiorre costo delle apparecchiature, dal loro
ingombro e dalla dissipazione di ppotenza. Uno stimolatore elettrico, può
essere costruito con dimensioni inferiori ai 10 cm ed è alimentabile
a batterie; gli stimolatori magnetici in commercio possono pesare fino
a 18 Kg ed ha bisogno di una potenza media di 250 W, in buona parte dissipata
in calore. Vantaggi non trascurabili della stimolazione magnetica, derivano
dal fatto che essa agisce in assenza di contatto. Infatti la bobina è
posta ad una certa distanza dalla cute, e può essere liberamente
spostata sopra di essa. Perciò non è necessario preparare
la pelle (ad esempio cospargendola) con un gel che migliori il contatto
elettrico, come si usa fare con gli elettrodi), né rimuovere i capelli
o gli indumenti.
Infine, i nervi possono essere stimolati con la bobina
posta a molti centimetri dal corpo, e ciò può avere molte
applicazioni nell'indagine di regioni traumatizzate, di tessuti esposti
e per la stimolazione attraverso barriere sterili.
Entrambe le tecniche descritte, posseggono delle peculiarità
che le rendono più o meno adatte a determinate applicazioni. La
tendenza attuale è quella di usare sempre più, ricorrendo
a sistemi focalizzanti di bobine, la stimolazione magnetica, la quale,
per di più, può sfruttare la maggior parte delle normative
e conclusioni diagnostiche già sviluppate per l stimolazione elettrica.
Quest'ultima è tuttora utile nella fase di messa a punto di tecniche
magnetiche ed in combinazione con esse.