Net als bij elke andere pijn of ziekte van het menselijk lichaam, zijn medicijnen de meest voorkomende manier om de hersenen te behandelen. Volgens cijfers van de Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) is het gebruik van antidepressiva in achttien Europese landen tussen 2000 en 2020 bijna tweeënhalf keer zo hoog geworden. Volgens het dataportaal Eurostat van de EU meldde in 2019 iets meer dan zeven procent van de EU-burgers een chronische depressie te hebben. De COVID-19 pandemie hielp ook niet mee, waardoor het aantal voorschriften nog verder steeg. In het Verenigd Koninkrijk was er in 2021-2022 een stijging van vijf procent in het aantal volwassenen dat antidepressiva kreeg in vergelijking met de voorgaande periode.
- Elektrische stimulatie is veelbelovend bij de behandeling van depressie en epilepsie, met minder bijwerkingen dan medicijnen.
- Technieken zoals tDCS en tACS moduleren de hersenactiviteit, waardoor de symptomen bij proeven en piloten verminderen.
- Er is meer onderzoek nodig, maar elektrische hersentherapie kan opties toevoegen zonder medicijnen te vervangen.
Medicijnen werken echter niet altijd en hebben niet op iedereen hetzelfde effect. Bovendien gaat het slikken van pillen gepaard met meerdere bijwerkingen. Zwakte, misselijkheid en seksuele disfunctie zijn enkele van de vele bijwerkingen die kunnen optreden bij het gebruik van antidepressiva of epilepsiemedicijnen. In de afgelopen decennia heeft wetenschappelijk onderzoek nieuwe manieren gevonden om de hersenen te behandelen, waarbij meer gekeken wordt naar de elektrische activiteit dan naar de chemische activiteit. Nieuwe vormen van niet-invasieve elektrische stimulatie van de hersenen laten veelbelovende resultaten zien bij de behandeling van psychische aandoeningen.
Dit artikel komt uit de tweede editie van IO Next: The Brain. Dit magazine staat vol verhalen van wetenschappers, ondernemers en innovaties die een gezamenlijk doel hebben: het meest complexe systeem dat er is, beter leren begrijpen.
“Ik wilde iets beters”
Daniel Mansson is opgeleid tot klinisch psycholoog. “Toen ik in mijn praktijk patiënten ontmoette, was ik bijna ontzet over de bijwerkingen en de lage effectiviteit van antidepressieve therapie. Aan de therapiekant konden veel mensen niet behandeld worden. Ik wilde iets beters,” zegt hij. Mansson schreef zijn masterscriptie over transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) en wist dus dat nieuwe onderzoeken keer op keer het potentieel van elektrische simulatie aantonen. Samen met medeoprichter Erik Rehn besloot hij om met deze technologie aan de slag te gaan. In 2016 startten de twee Flow, dat tDCS gebruikt om depressie te behandelen.
TDCS is een van de paradigma’s van transcraniële elektrische stimulatie (tES) en is een niet-invasieve hersenstimulatietechniek. Wanneer de toegepaste stroom gelijk is, wordt tES tDCS genoemd, terwijl wanneer de stroom wisselend is, het tACS wordt genoemd. Er bestaan ook andere vormen van tES, zoals Transcranial Random Noise Stimulation (tRNS).
Bij tDCS worden twee elektroden aangebracht op de hoofdhuid van de patiënt en wordt een zwakke elektrische stroom – meestal tussen één en drie milliampère (ter illustratie: LED-lampen gebruiken tussen 75 en 125 milliampère) – doorgegeven. De elektriciteit komt terecht in de schedel en bereikt vervolgens de hersenen. De miljard neuronen in het menselijk brein gebruiken elektrische signalen om te communiceren. Deze signalen staan ook bekend als actiepotentialen, die vrijkomen wanneer er een voldoende verandering is in de neuronale rustmembraanpotentiaal. Dit is het verschil in elektrische potentieel tussen de binnen- en buitenomgeving van een neuron. De lage stroom die bij tDSC op de hersenen wordt toegepast, creëert een elektrisch veld dat de potentie of capaciteit van de ‘rust’ membraan in de neuronen van het doelgebied polariseert.
Flow ontwierp een headset die mensen met de diagnose depressie thuis kunnen gebruiken, zodat de behandeling direct kan beginnen. “In de eerste drie weken gebruiken ze de headset vijf keer per week, dertig minuten per dag. Daarna volgt de onderhoudsfase, met twee wekelijkse sessies voor de duur die de patiënt nodig heeft,” legt Mansson uit. De therapie van Flow bestaat ook uit een mobiele app die gedragstherapie biedt, waarbij artsen de mogelijkheid hebben om de activiteit van de patiënten via de app te controleren.
Daniel Mansson
Chief Medical Officer bij Flow
Daniel Mansson is klinisch psycholoog. Na zijn studie geneeskunde begon hij als arts. In 2017 was hij medeoprichter van Flow en sindsdien werkt hij aan de ontwikkeling van medische behandelingen door middel van tDCS.
Modulerende elektriciteit
Het Spaanse bedrijf Neuroelectrics gebruikt tES om de hersenen te behandelen met lage stromen, waaronder ook tDCS. Het medtechbedrijf ontwikkelde een neuromodulator, een helmvormig apparaat met verschillende elektroden die de elektriciteit in de hersenen regelen. Hetzelfde apparaat kan ook de activiteit van de hersenen registreren. Artsen maken eerst een scan van de hersenen van de patiënt en Neuroelectrics gebruikt die gegevens om de neuro twin van de patiënt te maken, een digitale versie van de hersenen van de patiënt. Dit dient om de elektrische activiteit van het orgaan te bestuderen, te begrijpen waar stroom moet worden toegepast en vervolgens de therapie te plannen door stroom te laten lopen in de aangetaste hersengebieden. Neuroelectrics gebruikt deze technologie voor de behandeling van epilepsie en depressie en begint onderzoek te doen naar de toepassing voor de ziekte van Alzheimer.
“Ons apparaat activeert geen actiepotentialen, maar reguleert ze zachtjes om een plastisch effect op de hersenen te krijgen. De neuromodulator past het activiteitsniveau van een of meer hersengebieden aan. In het geval van epilepsie willen we dat de elektrische activiteit in dat deel van de hersenen wordt verminderd, niet dat het verder wordt geactiveerd. Bij de behandeling van depressie daarentegen willen we de minder actieve delen van de hersenen stimuleren,” verduidelijkt Roser Sanchez-Todo, onderzoeksdirecteur bij Neuroelectrics. Terwijl van depressie wordt gedacht dat het sommige hersenfuncties remt, wordt epilepsie geassocieerd met hyperactieve hersengebieden.
Deze therapie werkt het beste bij continu gebruik. “Het is vergelijkbaar met naar de sportschool gaan, als je daar maar één keer heen gaat, zul je nooit resultaat boeken, dus de patiënt moet de hersenen regelmatig stimuleren om de conditie te verbeteren. Op deze manier stapelen de effecten zich op en blijven ze na verloop van tijd bestaan,” illustreert de onderzoeker. Hoewel de therapiefrequentie per patiënt verschilt – sommigen hebben meer nodig dan anderen – merkte het bedrijf bij een aantal patiënten de eerste effecten na vijf sessies van twintig minuten.
Roser Sanchez Todo
Research director bij Neuroelectrics
Roser Sanchez Todo heeft een achtergrond in biomedische techniek, gespecialiseerd in computationele neurowetenschappen. Ze is nu onderzoeksdirecteur van Neuroelectrics en werkt aan de nieuwe generatie producten van het bedrijf.
Eerste resultaten
Flow heeft onlangs een dubbelblind placebogecontroleerd onderzoek van tien weken uitgevoerd. Bij dit onderzoek werden deelnemers in twee groepen verdeeld: een groep die de medicijnen kreeg toegediend, en een andere groep die een placebo kreeg. Dubbelblind betekent dat zowel de deelnemers als de onderzoekers niet weten wie de therapie krijgt. “62,7 procent van de patiënten in de actieve groep reageerde op de behandeling. Bovendien was het remissiepercentage 57,5 procent, wat betekent dat meer dan de helft van de mensen volledig van hun depressie afkwam,” zegt Mansson.
In de loop der jaren gebruikten meer dan twaalfduizend patiënten de headset van Flow. Op basis van de gegevens die van hen zijn verzameld, zegt het bedrijf dat bij 88 procent van de patiënten de depressie na 3 weken begint te verbeteren, dat 66 procent van hen na 3 weken minder angstig is en dat 57 procent van hen na 10 weken depressievrij is. Flow zal in de komende maanden een wetenschappelijk artikel uitbrengen met alle testresultaten.
Neuroelectrics richt zich vooral op de behandeling van epilepsie. Gemiddeld zien patiënten die deze therapie krijgen het aantal epileptische crises na verloop van tijd met de helft afnemen. “De pilots die we hebben uitgevoerd lieten veelbelovende resultaten zien, en nu beginnen we met het uitvoeren van grotere onderzoeken en het starten van een ziekenhuisonderzoek,” specificeert Sanchez-Todo. Bovendien is het bedrijf momenteel betrokken bij een pilotstudie om Alzheimerpatiënten thuis te behandelen met de thuisversie van de neurostimulator. “Ons belangrijkste doel is om onze therapie voor iedereen toegankelijk te maken,” aldus de onderzoeksdirecteur. Omdat het een niet-invasieve therapie is, willen we de technologie perfectioneren voor thuisgebruik.”
Meer zorgopties
De vele bijwerkingen die het gebruik van medicijnen met zich meebrengt, treden niet op wanneer tES wordt gebruikt. Elektrische stimulatie wordt toegepast op een specifiek doel in de hersenen, zonder dat het hele lichaam of niet-aangedane delen van de hersenen erbij betrokken hoeven te worden. Zowel Flow als Neuroelectrics melden kleine bijwerkingen, zoals roodheid of droogheid van de hoofdhuid. Flow vond ook zeldzame gevallen van titulus bij de patiënten die de headset gebruikten. Er zijn echter grotere onderzoeken nodig om de mogelijke bijwerkingen van deze technologieën en de langetermijneffecten van extern opgewekte stroom op de hersenen te begrijpen.
Hoe veelbelovend ook, niet-invasieve elektrische hersenstimulatie is nog niet stabiel genoeg om medicijnen te vervangen. Volgens een artikel in Nature lieten recente klinische tDCS-onderzoeken gemengde resultaten zien, wat de noodzaak van meer onderzoek om duurzame effecten vast te stellen onderstreept. Een ander onderzoek, gepubliceerd in Brain Stimulation, onderstreepte de variabiliteit in de resultaten van tDSC. Bij het werken aan hun technologieën zien Mansson en Sanchez-Todo hun innovaties niet als concurrerend met medicijnen.
“Op dit moment zijn we eerder een alternatief voor chirurgie, omdat epilepsiepatiënten die onze behandeling gebruiken degenen zijn die niet reageren op medicijnen,” benadrukt de onderzoeksdirecteur van Neuroelectrics.
“We voegen nog een instrument toe aan de gereedschapskist”, zegt Mansson. “Het is belangrijk om in het debat niet te eindigen in een louter concurrerende toestand waarin de ene soort therapie de andere uitsluit. Gesprekstherapieën werken goed voor sommige mensen, antidepressiva zijn efficiënt voor anderen, en onze therapie kan een grote rol spelen als alternatief voor of aanvulling op deze behandelingen. Artsen kunnen ze ook in combinaties gebruiken om bijwerkingen te verminderen, maar het is belangrijk dat we meer oplossingen vinden.”
Aangezien de dynamiek van neurologische ziekten nog volledig moet worden doorgrond, zal het onderzoek doorgaan met het verkennen van mogelijke manieren om depressie, epilepsie en zelfs Alzheimer. En voor alle therapieën geldt: het is een kwestie van elektriciteit.
