Eindelijk: we kunnen zien wat er in het diepste deel van de hersenen gebeurt zonder ingewikkelde operaties

Steeds weer zijn er doorbraken in de geneeskunde, waarvan sommige baanbrekend, en onderzoekers ontdekken steeds meer van de geheimen van het leven. Maar één orgaan van het menselijk lichaam is voor artsen nog steeds grotendeels een mysterie: de hersenen. In het bijzonder geldt dat voor wat er gebeurt in de diepere gebieden van ons brein en hoe bepaalde gebieden met elkaar interacteren.

Juist deze subcorticale gebieden van de hersenen spelen een beslissende rol, vooral bij motorische, emotionele en associatieve activiteiten. Ziekten zoals Parkinson, obsessief-compulsieve stoornis (OCD) of het syndroom van Gilles de la Tourette zijn direct gerelateerd aan deze gebieden. Omdat de subcorticale gebieden van de hersenen zeer moeilijk toegankelijk zijn, is de behandeling van deze stoornissen ook invasief en ontzettend moeilijk.

Het is bekend dat twee belangrijke structuren in deze gebieden, de thalamus en de nucleus accumbens, met elkaar en ook met de cortex communiceren om de motorische, emotionele en associatieve activering, via elektrische oscillaties te controleren. Onderzoekers van de Universiteit van Genève (UNIGE) en de Universiteit van Keulen hebben daarom een niet-invasieve methode onderzocht om elektro-encefalografie (EEG) samen met wiskundige algoritmes te gebruiken om deze hersenactiviteit van buitenaf – dus zonder ingewikkelde operaties – te meten.

“Een disfunctie in deze communicatie veroorzaakt ernstige menselijke ziekten zoals Tourette en OCD, die meestal in de adolescentie beginnen met het einde van de hersenontwikkeling, evenals de ziekte van Parkinson”, zegt Dr. Christoph Michel, professor aan het Institute of Neurosciences van de medische faculteit van de UNIGE.

Behandelingen op basis van diepe hersenstimulatie zijn tot nu toe uitsluitend invasief geweest. De elektroden moesten in het midden van de hersenen worden geïmplanteerd en elektrisch worden gestimuleerd door een externe stimulator. “Hoewel deze techniek heeft bewezen effectief te zijn bij de ziekte van Parkinson, werkt het helaas niet zo goed bij het syndroom van OCD en Tourette”, zegt Dr. Martin Seeber van de afdeling Basic Neurosciences en eerste auteur van de studie gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.

Niet-invasieve analysetechnieken

Naast de traditionele behandelingsmethoden van het meten en reguleren van de activiteit in het subcorticale gebied van de hersenen door middel van implantaten, weten artsen soms niet eens hoe ze werken. Voor een succesvolle behandeling van ziekten zoals Tourette of OCD is het echter essentieel om te begrijpen hoe deze subcorticale zones functioneren en communiceren – indien mogelijk zonder chirurgie en implantaten, ook om het aantal proefpersonen te vergroten.

“We zien eindelijk wat er in het diepste deel van de hersenen gebeurt zonder er direct naar binnen te hoeven gaan.”

“We dachten natuurlijk aan het EEG, dat de elektrische activiteit van de hersenen vastlegt met 256 elektroden op de hoofdhuid,” legt Michel uit. Een team onder leiding van professor Veerle Visser-Vandewalle, een neurochirurg van de Universiteit van Keulen en onderzoekers van de Universiteit van Genève konden eindelijk een vergelijkende test uitvoeren. Ze hebben de elektrische activiteit gemeten van de subcorticale regio’s van vier OCD- en Tourette-patiënten die al elektrode-implantaten hadden ontvangen, terwijl de proefpersonen ook met een EEG waren verbonden zodat de wetenschappers de activiteit van dezelfde regio’s vanaf het oppervlak konden meten.

“Met de wiskundige algoritmen die we hebben ontwikkeld, waren we in staat om de gegevens van het EEG nauwkeurig te interpreteren en te bepalen waar de hersenactiviteit vandaan komt,” zegt Seeber. Het resultaat was dat beide metingen dezelfde gegevens lieten zien. “Met signalen die erg lijken op die van de implantaten, hebben we uiteindelijk bewezen dat het oppervlakte EEG ons in staat stelt om te zien wat er in het diepste deel van de hersenen gebeurt zonder er direct naar binnen te hoeven gaan,” zegt Professor Michel.

Mogelijkheden voor nieuwe behandelingen

“In de hoop dat we de oorzaken van ziekten zoals Tourette en OCD beter kunnen begrijpen, nu we weten dat EEG kan worden gebruikt om subcorticale zones te analyseren, kunnen we proberen te begrijpen hoe ze met elkaar en met de cortex communiceren,” benadrukt Seeber. De wetenschappers hopen de technologie in de toekomst ook te kunnen gebruiken om de huidige behandelingsmethoden te verbeteren op basis van het opnieuw in evenwicht brengen van netwerkinteracties met een zeer lichte elektrische schok. Ze willen ze ook gebruiken voor andere ziekten zoals obesitas, verslaving of Alzheimer. “We hopen dat we na verloop van tijd in staat zullen zijn om de diepe hersengebieden van het oppervlak te stimuleren met een elektromagnetische behandeling en zo elektrode-implantaten in de hersenen voor eens en altijd af te schaffen”, aldus professor Michel.