Magneten in de strijd tegen hersenaandoeningen

Maar liefst een op de vier mensen krijgt in het leven een hersenaandoening. De hersenen zijn het meest complexe orgaan in ons lichaam. Praktisch alles wat we doen wordt bestuurd vanuit onze hersenen: bewegingen, het geheugen, het bewustzijn en onze emoties, maar ook onbewuste functies zoals ademhaling, bloeddruk en lichaamstemperatuur. De complexiteit van de hersenen is enerzijds een voordeel, want we kunnen er veel verschillende functies en taken mee vervullen. Anderzijds kunnen er door die complexiteit ook veel dingen misgaan.

Als delen van de hersenen te veel of juist te weinig actief zijn of als verschillende regio’s niet goed met elkaar communiceren, kan een hersenaandoening zoals depressie ontstaan. In eerste instantie worden hersenaandoeningen behandeld met medicatie. Medicijnen helpen echter lang niet voor alle patiënten. In het specifieke geval van depressie helpt medicatie voor slechts 30 procent. Alternatieve behandelmethoden zijn daarom noodzakelijk.

Kleine stroompjes

In mijn onderzoek heb ik gekeken naar de werking van zo’n alternatieve behandelmethode; namelijk transcraniële magnetische stimulatie (TMS). TMS is een methode die gebaseerd is op elektromagnetische inductie. Oke… elektromagnetische wat? Elektromagnetische inductie betekent dat een veranderend magneetveld een elektrische stroom opwekt en vice versa. Dit klinkt vrij ingewikkeld, maar in de praktijk komt het neer op kleine stroompjes genereren in de buitenste lagen van de hersenen. We gebruiken hiervoor een spoel die we op het hoofd van de patiënt plaatsen. Die kleine stroompjes kunnen de werking van de hersenen beïnvloeden en op die manier proberen we om zieke, afwijkende hersenen, beter te maken.

TMS is momenteel al een goedgekeurde behandelmethode voor depressie. Ik hoor u nu denken: wat moet er dan nog onderzocht worden? Het probleem van de behandeling is dat er enorme verschillen bestaan in de effecten van de behandeling. Sommige patiënten hebben er absoluut baat bij, terwijl het voor anderen totaal niet helpt. In ons onderzoek laten wij zien dat patiënt-specifieke eigenschappen van de hersenen ons informatie kunnen geven over hoe een patiënt zal reageren op een behandeling. Hersenen hebben namelijk unieke eigenschappen die per persoon kunnen verschillen: de grootte, de vorm, de activiteit in verschillende regio’s en het aantal verbindingen tussen regio’s.

In de hersenen kijken

Om die patiënt-specifieke eigenschappen in kaart te brengen heb ik gebruik gemaakt van een geavanceerde beeldvormingstechniek: magnetische resonantie imaging, ofwel MRI. Met een MRI-scanner kunnen beelden van de binnenkant van de hersenen gemaakt worden. Afhankelijk van de instellingen van de scanner kunnen we verschillende eigenschappen in beeld brengen, bijvoorbeeld welke weefseltypen zich waar bevinden, welke delen van de hersenen actief zijn tijdens het uitvoeren van bepaalde functies of juist tijdens rust en welke verbindingen er in de hersenen aanwezig zijn.

Met een MRI-scanner kunnen verschillende eigenschappen van de hersenen in kaart worden gebracht. Van links naar rechts zien we de anatomie van de hersenen, de activiteit in de hersenen (rood veel activatie, blauw weinig), en de zenuwbanen in de hersenen (kleurcodering geeft de richting van de zenuwbanen aan, blauw = boven-beneden, groen = voor-achter, rood = links-rechts).

Voor een groot deel van mijn onderzoek heb ik gebruik gemaakt van al deze typen MRI-data, gemeten in een groep van vijftig depressiepatiënten. Al deze patiënten zijn behandeld met TMS. Van al deze patiënten hebben we MRI-data vóór en na de behandelingen gemeten. Naast MRI-data hebben we ook het klinisch welzijn van de patiënten nauwkeurig bijgehouden met behulp van vragenlijsten.

Deze uitgebreide dataset gaf ons de mogelijkheid om veel verschillende aspecten van TMS te onderzoeken. We hebben voornamelijk gekeken of patiënt-specifieke eigenschappen, gemeten voorafgaand aan de behandeling, het klinische effect van de behandeling konden voorspellen. We vonden dat zowel de hersenactiviteit als de hersenverbindingen gelinkt kunnen worden aan de klinische effecten van de behandeling. Die belangrijke bevinding zou in de toekomst verder onderzocht en uitgewerkt kunnen worden tot richtlijnen die voorafgaand aan de behandeling kunnen aangeven of het ziektebeeld van een patiënt wel of niet zal verbeteren na een TMS-behandeling.

Persoonlijke behandelplannen

We hebben laten zien dat patiënt-specifieke eigenschappen, afgeleid van MRI-beelden, het effect van stimulatie kunnen voorspellen. Dankzij die bevinding kunnen we TMS-behandelingen personaliseren (recent gepubliceerd in Cognitive Neuroscience and Neuroimaging). Dat houdt in dat we voor elke behandeling de patiënt-specifieke eigenschappen van de hersenen in kaart brengen met behulp van beeldvormingstechnieken en daar de precieze TMS-behandeling op aanpassen. Wij vermoeden dat deze gepersonaliseerde behandelingen tot betere resultaten en een hogere effectiviteit van de TMS-behandelingen kunnen leiden.

Om zeker te zijn van dat vermoeden is meer onderzoek nodig. Zo kunnen we er in de toekomst voor zorgen dat meer mensen, met verschillende hersenaandoeningen, baat hebben bij een TMS-behandeling.