O desenvolvimento recente de estimuladores capazes de estímulos com freqüência superior a 60 Hz permitiu grande expansão nas aplicações da TMS no estudo das funções cognitivas superiores (Cadwell, 1991; Pascual-Leone, Gates e Duna, 1991). A estimulação magnética transcraniana pode prover informações ímpares sobre a topografia e organização temporal do processo cognitivo humano e permite correlacionar os efeitos comportamentais objetivos dos estímulos com a percepção subjetiva dos indivíduos.
Basicamente a estimulação magnética representa uma forma de "estimulação elétrica sem eletrodos", que tem a óbvia vantagem sobre a estimulação elétrica cortical por não requerer uma craniotomia. Assim, em contraste com as outras técnicas de estimulação cortical, a TMS permite o estudo de indivíduos normais ao invés de se restringir, por exemplo, ao estudo de pacientes que submetem-se a procedimentos cirúrgicos para epilepsia resistente a medicamentos ou lesões cerebrais focais.

A TMS implica na colocação de uma bobina eletromagnética em contato com o crânio. Descargas de corrente de alta intensidade oriundas dos capacitores atravessam as espirais metálicas produzindo um campo magnético variável com duração de 100 a 200 microssegundos.

O campo magnético gerado tipicamente é da ordem de 2 Tesla (40.000 vezes o campo magnético da Terra ou aproximadamente da mesma intensidade que o campo magnético estático utilizado na clínica para imagem por ressonância magnética). A proximidade do cérebro com o campo magnético resulta em fluxo de corrente no tecido neural. O tamanho da corrente induzida no cérebro é aproximadamente 1/100.000 da corrente induzida. A energia usada pela TMS é por volta de um milhão de vezes menor que a usada para o estímulo provocado pela ECT.

Um efeito visível da TMS ocorre quando coloca-se a bobina na região craniana sobre o córtex motor. Um pulso simples de TMS de intensidade suficiente é capaz de causar movimentos involuntários. A intensidade do campo magnético necessária para produzir movimentos motores varia consideravelmente entre os indivíduos e é conhecida como Limiar Motor (Tm = motor threshold).

O limiar para se produzir as reações motoras observáveis na musculatura contralateral é facilmente mensurável, mas ainda é incerta a relevância deste nível em outras regiões do córtex. Todavia, a maioria dos autores utiliza como referencial este parâmetro. Por definição o limiar motor é a intensidade mínima de estímulo capaz de produzir pelo menos 5 potenciais acima de 50 micro volts no músculo abductor pollicis

Dependendo da freqüência de estimulação, intensidade e duração — denominados parâmetros da TMS, os pulsos repetitivos da TMS (rTMS) podem bloquear / inibir transitoriamente a função ou região do córtex cerebral ou podem aumentar a excitabilidade de estruturas corticais atingidas. Por exemplo, rTMS rápida (freqüência > 1 Hz) produz facilitação da excitabilidade cortical enquanto que a rTMS lenta (freqüência £ 1 Hz) produz inibição da excitabilidade cortical. (veja fig ao lado, Pascual-Leone et. Al., 1998)

As desordens psiquiátricas vem sendo progressivamente descritas em termos de disfunções a nível celular ou molecular; os tratamentos visam alterações da estrutura, fisiologia e comportamento a longo prazo da trama neuronal. Tradicionalmente os psiquiatras têm usado técnicas incluindo psicoterapia, farmacoterapia e eletroconvulsoterapia para, indiretamente, atingir o objetivo de alterar os padrões de expressão genética. Vários estudos demonstram que as interconexões cerebrais estão implicadas na fisiopatologia de distúrbios como a depressão, doença obsessivo-compulsiva e esquizofrenia. Austin e Mitchell enfatizaram que disfunções da região prefrontal, particularmente a esquerda, e a dos gânglios basais se correlacionam com a depressão. Bench et. Al. descreveram que o retorno à normalidade da hipoperfusão do córtex prefrontal esquerdo está associado à remissão da depressão.