Je leest:

Deep brain stimulation zonder snijden?

Deep brain stimulation zonder snijden?

Claim dat selectieve hersenactivatie ook ‘op afstand’ kan, stuit op scepsis

Auteur: | 2 juni 2017

Het elektrisch prikkelen van hersengebieden is een experimentele behandeling voor ernstige ziektes als Parkinson. Tot nu toe gebeurde dit door elektrodes in te planten. Dat is ingrijpend en riskant. Maar het lijkt ook ‘niet invasief’ te kunnen, althans bij muizen.

Deep brain stimulation (DBS) is een behandeling voor aandoeningen als Parkinson en – nog experimenteel – ernstige dwangstoornissen. Het houdt in dat een neurochirurg operatief elektrodes diep in de hersenen plaatst. Deze elektrodes leveren stroom af in een hersengebiedje dat betrokken is bij de kwaal in kwestie. Bij sommige patiënten lukt het om op deze manier de verstoorde balans in de elektrische activiteit van het brein te verbeteren. Zo kan bij een Parkinson-patiënt het onbeheersbare trillen sterk afnemen of zelfs verdwijnen. (Zie ook dit artikel over deep brain stimulation).

Principe van deep brain stimulation met een geïmplanteerde elektrode. Dit is de invasieve manier die tot nu toe is toegepast bij mensen met ernstige Parkinson.

DBS is een ingrijpende behandeling, die alleen wordt toegepast als medicijnen niet helpen; er moeten immers letterlijk gaten in de schedel geboord worden en draden diep in de hersenen gestoken. Een team van vooral Amerikaanse onderzoekers publiceert nu in vakblad Cell een ingenieuze methode om DBS ‘niet-invasief’ toe te passen, met elektrodes op de schedel.

Zweving

Ze maken gebruik van een natuurkundig verschijnsel en het feit dat hersencellen alleen reageren op laagfrequente wisselstroom. Het basisidee is om twee wisselstroompjes de hersenen in te sturen met een hoge, maar iets verschillende frequentie, bijvoorbeeld 1000 en 1020 hertz. Als je twee wisselstromen met een relatief gering verschil in frequentie op elkaar in laat werken, ontstaat ‘zweving’: de som van de twee trillingen vertoont een trilling met de veel lagere verschilfrequentie (in dit voorbeeld 20 hertz), maar alleen op bepaalde plekken; daar tussenin is de intensiteit van de laagfrequente trilling vrijwel nul.

Deep brain stimulation werkt nu, althans bij muizen, ook met op de schedel geplakte elektroden. De interferentie tussen twee hoogfrequente signalen E1 en E2 zorgt voor een lokaal signaal met het verschil van de twee frequenties, laag genoeg om door de hersencellen opgepikt te worden. Die reageren daar op door zelf ook te gaan ‘vuren’, ofwel hun eigen elektrische signalen af te geven.

Laagfrequent

Zo is het in theorie dus mogelijk om op afstand een hersengebiedje te bestoken met een laagfrequente elektrische trilling. De hersencellen reageren daar op door zelf elektrische signalen af te geven, terwijl de rest van de hersenen alleen de hoogfrequente elektrische trilling voelen, waar de hersencellen niet op reageren. Het verschijnsel ‘zweving’ is in de natuurkunde middelbareschoolstof; dus het is eigenlijk verrassend dat niemand eerder op het idee gekomen is om dit te proberen.

De nieuwe methode is getest op muizen onder narcose. De wisselstroom-elektrodes waren op hun schedeltjes geplakt, maar ze hadden ook elektrodes in hun brein, om te meten of de hersencellen ter plekke inderdaad reageerden op de stroom van buiten. Het bleek zelfs mogelijk om wakkere muizen naar keuze hun voorpoten, snorharen of oren te laten bewegen zonder de elektrodes te verplaatsen. De benodigde verschuiving van het gebied waar de laagfrequente trilling optrad, werd bereikt door de verhouding tussen de twee stroomsterktes aan te passen.

Tenslotte zijn nog fysiologische en genetische tests gedaan bij muizen die voor langere tijd op deze manier behandeld werden, om te checken of de behandeling geen permanente veranderingen of schade aanrichtte. De tests wezen daar niet op.

Overdreven

We vroegen een eerste reactie van Rick Schuurman, neurochirurg bij het AMC. Volgens hem is dit weliswaar een verrassende nieuwe manier om diep in de hersenen iets met elektrische activatie te doen, maar de claim dat dit een alternatief is voor de bestaande DBS noemt hij “erg overdreven.” Ten eerste wijst hij erop, dat de frequenties niet kloppen: DBS-elektrodes voeren een signaal met een frequentie van 130 hertz aan, niet 10 of 15 hertz, zoals bij de muizen waarop de nieuwe methode uitgeprobeerd is. “We hebben dat bij mensen ook geprobeerd met een lage frequentie, maar dan doet DBS niks.”

Sowieso is niet tot in detail duidelijk, hoe hersencellen in de hersenen reageren op toegevoerde wisselstroompjes; zelfs niet of DBS remmend of activerend werkt op de hersengebiedjes in kwestie. Hoewel de nieuwe techniek bij muizen lijkt te werken, stelt Schuurman: “Een menselijke schedel is heel dik, en je moet een aantal centimeters diep de hersenen in, dat is veel moeilijker dan bij zo’n klein muizenschedeltje. Voor DBS moet je met een precisie van 1 millimeter op de juiste positie een signaal geven, ik geloof niet dat dit bij mensen haalbaar is met elektrodes op de schedel.”

Ook stoort Schuurman zich aan de claim in Cell dat deze niet-invasieve methode een behandeling kan opleveren voor neuro-psychiatrische aandoeningen, zoals OCD (obsessive compulsive disorder, ernstige dwangstoornis): “Met de bestaande DBS is het effect bij deze patiënten veel wisselender dan bij Parkinson, en er is nog maar weinig ervaring mee opgedaan. Als je dan al claimt dat dit ook werkt voor neuropsychiatrische aandoeningen, is dat niet meer dan meeliften op de hype die hierover ontstaan is.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 02 juni 2017

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.