Mensen met ernstige ziekte van Parkinson of andere neurologische aandoeningen die hardnekkige symptomen veroorzaken, zoals oncontroleerbaar schudden, spierenspasmen, epileptische aanvallen, obsessieve gedachten en dwangmatig gedrag, worden soms behandeld met elektrische stimulatoren geplaatst in de hersenen. Dergelijke stimulatoren zijn ontworpen om afwijkende signalen te onderbreken
die de slopende symptomen veroorzaken. De therapie, diepe hersenstimulatie, kan verlichting bieden voor sommige mensen. Maar bij anderen kan het effecten zoals geheugenverval, stemmingswisselingen of verlies van coördinatie veroorzaken zonder veel verbetering van de symptomen.
Een studie van onderzoekers aan de Washington University School of Medicine in St. Louis kan helpen verklaren waarom de effecten van diepe stimulatie van de hersenen zo kan variëren – en wijst de weg naar het verbeteren van de behandeling. De stimulatoren worden typisch geïmplanteerd in bekende structuren zoals de thalamus en de basale ganglia in de buurt van het midden van de hersenen. Deze structuren, vonden de onderzoekers, dienen als hubs voor de neurologische netwerken die beweging, visie en andere functies van de hersenen regelen en informatie uitwisselen. De functionele netwerken van elke persoon zijn echter een beetje verschillend geplaatst, dus elektroden geplaatst op dezelfde anatomische plek kan invloed hebben op verschillende netwerken bij verschillende mensen – symptomen verlichten bij de ene maar niet bij de andere, zeggen de onderzoekers.
De bevindingen werden op 10 december gepubliceerd in Neuron.
“De sites waarop we ons richten voor diepe hersenstimulatie werden toevallig ontdekt,” zei co-auteur Scott Norris, MD, assistent hoogleraar neurologie en radiologie die patiënten met bewegingsstoornissen behandelt. “Iemand had een beroerte of een blessure in een specifiek deel van de hersenen, en plotseling werd bijvoorbeeld zijn beving beter, dus concludeerden neurologen dat het richten op dat gebied de tremor zou kunnen behandelen. We hebben nooit echt een manier gevonden om een behandeling te personaliseren of betere plaatsen te zoeken die effectiever zouden zijn voor meer mensen en met minder bijwerkingen.”
Wat neurochirurgen misten, waren geïndividualiseerde kaarten van hersenfuncties in de thalamus en basale ganglia. Deze structuren verbinden verre delen van de hersenen en worden in verband gebracht met neurologische en psychiatrische aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson, het syndroom van Tourette en obsessief compulsieve stoornissen. Maar hun locatie diep in de hersenen betekent dat mapping technisch uitdagend is en enorme hoeveelheden gegevens vereist.
Nico Dosenbach, MD, PhD, universitair docent neurologie en senior auteur van het onderzoek – samen met co-eerste auteurs Deanna Greene, PhD, universitair docent psychiatrie en radiologie, en Scott Marek, PhD, postdoctoraal onderzoeker en andere collega’s – zijn op weg om individuële kaarten van de functionele netwerken in de basale ganglia en thalamus te creëren. Dergelijke kaarten, redeneerden ze, zouden aanwijzingen kunnen geven waarom mensen met neurologische en psychiatrische aandoeningen zo’n breed bereik van symptomen vertonen en waarom elektroden die in die structuren zijn geplaatst verschillende resultaten geven.
“Diepe hersenstimulatie is een zeer invasieve behandeling die alleen wordt uitgevoerd voor moeilijke, ernstige gevallen,” zei Greene, gespecialiseerd in het Tourette syndroom. “Dus het is moeilijk om te worstelen met het feit dat zo’n invasieve behandeling slechts de helft van de mensen kan helpen.”
Zich baserend op gegevens van een groep wetenschappers van de Washington University die zichzelf ’s nachts hebben gescand als onderdeel van de zogenaamde Midnight Scan Club, analyseerden de onderzoekers 10 uur MRI hersenscan gegevens van elk van de 10 individuën. Hieruit creëerden ze 3D-kaarten met een kleurcode door functioneel netwerk voor elk individu. Eén van de functionele netwerken is gewijd aan zicht, twee hebben betrekking op beweging, twee op aandacht, drie op doelgericht gedrag en het laatste netwerk is het standaard netwerk, dat actief is wanneer de hersenen in rust zijn.
De onderzoekers ontdekten dat elk functioneel netwerk zijn eigen pad volgt door de diepe structuren van de hersenen, vermengd met andere netwerken op gedefinieerde ontmoetingsplekken. Sommige van deze plekken – zoals de motor integratie zone, waar een beweging en een doelgericht netwerk samenkomen – bevonden zich op ongeveer dezelfde plaats bij alle 10 de personen. De locaties van andere netwerken en hun kruispunten varieerden meer van persoon tot persoon.
“Ik liet een neurochirurg zien waar we de motor integratiezone hadden gevonden, en hij zei: “Oh, daar plaatsen we de elektroden als essentieel tremor, en het werkt altijd”, zei Dosenbach, die ook assistent hoogleraar ergotherapie, kindergeneeskunde en radiologie is. Mensen met essentiële tremor ervaren oncontroleerbaar schudden. “Dat is interessant omdat er niet veel variabiliteit tussen mensen is in termen van waar de motor integratiezone zich bevindt. Toen bekeken we een plek waar men de ziekte van Parkinson behandelt. We zagen veel verschillen tussen de personen in termen van presentatie van netwerken, en diepe hersenstimulatie is daar slechts 40% tot 50% succesvol. ”
De bevindingen suggereren dat het resultaat van diepe hersenstimulatie kan weerspiegelen hoe succesvol een neurochirurg het juiste netwerk aanboort.
Vertaling: Andre Teirlinck