Evaluating the efficacy of Transcranial Magnetic Stimulation in the Treatment of Alzheimer's Disease: A Literature Review

No Thumbnail Available

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-09-05

Department

Major/Subject

Bioinformaatioteknologia

Mcode

ELEC3016

Degree programme

Sähkötekniikan kandidaattiohjelma

Language

en

Pages

25

Series

Abstract

Alzheimer’s disease (AD) is the most common cause of dementia worldwide. The typical symptoms of the disease include cognitive impairment, such as problems with memory, reasoning and behaviour. While the exact causes of AD are not fully understood, it is believed that the accumulation of certain proteins in the brain, such as beta-amyloid and tau protein, is associated with the development of the disease. Additionally, severe head injuries or prolonged depression have been linked to the onset of the disease. There is currently no cure for AD, but its symptoms can be alleviated with medication. The disease affects over 50 million people globally. Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive brain stimulation technique that works on the principle of magnetic induction. A coil is placed on the patient’s scalp, generating a magnetic field through electric current. This magnetic field passes through the scalp and skull, inducing an electric current in the brain. Thanks to these electric currents and brain’s plasticity, lasting neurological changes are possible. New treatments for Alzheimer’s disease are continuously being developed, and the potential of various brain stimulation methods is being explored. In the treatment of AD, TMS is used to strengthen the neural pathways and brain areas responsible for cognitive functions, such as memory. The most commonly stimulated brain area in Alzheimer’s treatment is dorsolateral prefrontal cortex. The treatment is completely painless for the patient, though headaches or dizziness after the treatment are common side effects. The purpose of this thesis is to examine the use of TMS in the treatment of AD and to evaluate its effectiveness. Specifically, the study aims to explore the mechanisms of TMS in AD treatment and to address the limitations and challenges of the therapy. This work is a literature review, in which the approach was to identify and select relevant studies on the efficacy of TMS for AD. It can be used as an educational resource for students, researchers and healthcare professionals. The results of the thesis suggest that TMS is a promising, non-invasive and safe treatment that can alleviate the symptoms of AD and improve cognitive functions, especially in the early stages of the disease. However, the effectiveness of TMS treatment is influenced by several factors, such as the brain areas targeted, protocols used and individual patient characteristics, making it difficult to standardize and evaluate the treatment. The mechanisms through which TMS may exert its effects to Alzheimer’s disease are thought to include several factors. Increased neural plasticity, which is the brain’s ability to adapt and reorganize itself, is one potential mechanism. TMS may also reduce apoptosis and decrease oxidative stress. These effects may contribute to the improvement of cognitive functions and alleviation of the symptoms associated with AD. However, while these mechanisms are promising, further research is required to fully understand how TMS impacts these processes. In conclusion, TMS has the potential to support traditional drug therapies, but further research is needed to standardize treatment parameters and to fully understand its mechanisms and long-term effects. Future studies would benefit from incorporating biomarker monitoring and brain imaging to better tailor the treatment to patient’s disease stage and neurological changes in the future.

Alzheimerin tauti on maailmanlaajuisesti levinnein dementiaa aiheuttava sairaus. Taudin tyypillisiä oireita ovat kognitiiviset häiriöt, kuten muistin, ajattelun ja käyttäytymisen ongelmat. Vaikka Alzheimerin taudin tarkat syyt eivät ole täysin selvillä, on ajateltu, että tiettyjen proteiinien, kuten beetamyloidin ja tauproteiinin, kertyminen aivoihin liittyy taudin kehittymiseen. Lisäksi esimerkiksi kovien päähän kohdistuvien iskujen tai pitkäaikaisen masennuksen on todettu olevan yhteydessä taudin syntyyn. Alzheimerin tautiin ei ole tällä hetkellä parantavaa hoitomuotoa, mutta taudin oireita voidaan lieventää lääkityksellä. Tauti vaikuttaa yli 50 miljoonaan ihmiseen maailmanlaajuisesti, ja suurten ikäluokkien vanhetessa luvun ennustetaan kasvavan. Transkraniaalinen magneettistimulaatio (transcranial magnetic stimulation, TMS) on ei-invasiivinen aivostimulaatiomuoto, jonka toimintaperiaate perustuu magneettiseen induktioon. Potilaan päälaen päälle sijoitetaan käämi, jossa synnytetään virran avulla magneettikenttä. Tämä magneettikenttä läpäisee päänahan ja kallon, indusoiden sähkövirran aivoissa. Näiden sähkövirtojen ja aivojen plastisuuden ansiosta pysyvät hermostolliset muutokset ovat mahdollisia. Uusia hoitomuotoja Alzheimerin tautiin kehitetään jatkuvasti, ja erilaisten aivostimulaatiomenetelmien mahdollisuuksia tutkitaan. Alzheimerin taudin hoidossa TMS-hoitoa käytetään vahvistamaan hermoratoja ja aivoalueita, jotka vastaavat kognitiivisista toiminnoista, kuten muistista. Tyypillisin stimuloitava aivoalue Alzheimerin taudin hoidossa on dorsolateraalinen prefrontaalinen aivokuori. Hoitomuoto on potilaalle täysin kivuton, vaikkakin päänsärky tai huimaus hoidon jälkeen on tyypillinen sivuoire. Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on tarkastella transkraniaalisen magneettistimulaation käyttöä Alzheimerin taudin hoidossa sekä arvioida sen tehokkuutta. Erityisesti työssä pyritään selvittämään TMS-hoidon vaikutusmekanismeja Alzheimerin tautiin sekä pohtia hoidon rajoituksia ja haasteita. Työ on tehty kirjallisuustutkimuksena, johon materiaali on valittu uusimmista ja merkittävimmistä tutkimuksista. Työtä voidaan käyttää opetusresurssina opiskelijoille, tutkijoille ja terveydenhuollon ammattilaisille, jotka ovat kiinnostuneita Alzheimerin taudin hoitomenetelmien viimeaikaisesta kehityksestä. Tutkimustulosten mukaan TMS on lupaava, ei-invasiivinen ja turvallinen hoitomuoto, joka voi lievittää Alzheimerin taudin oireita ja parantaa kognitiivisia toimintoja, erityisesti taudin varhaisessa vaiheessa. TMS-hoidon tehokkuuteen vaikuttavat kuitenkin monet muuttujat, kuten stimulaation aivokohteet, protokollat ja potilaiden yksilölliset tekijät, mikä vaikeuttaa hoidon yhtenäistämistä ja arviointia. Mekanismit, joiden kautta TMS voi vaikuttaa Alzheimerin tautiin, liittyy useita tekijöitä. Lisääntynyt hermoston plastisuus, joka on aivojen kyky sopeutua ja organisoida itsensä uudelleen, on yksi mahdollinen mekanismi. TMS saattaa myös vähentää apoptoosia ja alentaa oksidatiivista stressiä. Nämä vaikutukset voivat osaltaan edistää kognitiivisten toimintojen paranemista ja lievittää Alzheimerin taudin oireita. Vaikka nämä mekanismit ovat lupaavia, tarvitaan lisätutkimusta, jotta voidaan täysin ymmärtää, kuinka TMS vaikuttaa näihin prosesseihin. Johtopäätöksinä voidaan todeta, että TMS-hoidon käytöllä on potentiaalia tukea perinteisiä lääkehoitoja, mutta lisätutkimusta tarvitaan erityisesti hoitoon liittyvien parametrien standardisoimiseksi sekä vaikutusmekanismien ja pitkäaikaisten vaikutusten ymmärtämiseksi. Jatkotutkimuksissa olisi hyödyllistä yhdistää merkkiaineseuranta ja aivokuvantaminen, jotta tulevaisuudessa hoito voitaisiin paremmin räätälöidä potilaan taudin vaiheeseen ja neurologisiin muutoksiin.

Description

Supervisor

Turunen, Markus

Thesis advisor

Laakso, Ilkka

Keywords

Alzheimer's disease, transcranial magnetic stimulation, brain stimulation, neuroplasticity

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202410016542

Collections

[kand] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC