Hersenactiviteit, corticospinal integriteit en vermoeidheid in MS patienten

Vermoeidheid is een van de belangrijkste symptomen bij patiënten die leiden aan
Multiple Sclerose (MS). Vermoeidheid kan op verschillende manieren ontstaan.
Bijvoorbeeld door perifere veranderingen op het niveau van de spier of doordat
het centrale zenuwstelsel de motorneuronen niet langer maximaal kan aansturen.
Vermoeidheid die ontstaat door gebrek aan aansturing wordt centrale
vermoeidheid genoemd (Gandevia, 2001). Er is groeiend bewijs dat de
vermoeidheid die aanwezig is bij MS van centrale origine is en het gevolg is
van demyelinisatie of schade aan de verbinding tussen verschillende corticale
en subcorticale gebieden (Tartaglia, 2004). Een manier om centrale en perifere
vermoeidheid van elkaar te onderscheiden is de *twitch superposition*. Hierbij
wordt de zenuw gestimuleerd tijdens een maximale contractie. Als de spier
maximaal is geactiveerd leidt de stimulatie niet tot extra kracht. Als de
activatie - door het centrale zenuwstelsel - niet maximaal is krijg je een
krachtstoename. De omvang van de toename is een maat voor de effcientie van de
centrale aansturing (een grotere krachtstoename betekent een lagere
activatie). Behalve op spierniveau kan er ook op breinniveau gekeken worden
naar het ontstaan van vermoeidheid; bijvoorbeeld met de MR-scanner, waarmee het
mogelijk is om zowel anatomische en functionele beelden (fMRI) van het brein te
maken.
Dit experiment is een vervolg van een pilot experiment waarbij we in MS
patiënten en gezonde proefpersonen hersenactiviteit hebben gemeten. De
experimenten liet bij controles een toename in hersenactiviteit zien naarmate
de inspanning vermoeiender wordt. De toename werd gecombineerd met een toename
in de centrale vermoeidheid (gemeten met de gesuperponeerde twitches). Bij MS
patiënten bleek dit verloop anders te zijn. Het tijdsverloop was bovendien
verschillend voor mannelijke en vrouwelijke patiënten. Echter het aantal
mannelijke patiënten was klein (n=4). In het voorgestelde onderzoek willen
daarom een deel het aantal mannen verhogen.

Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) kan gebruikt worden om de
integriteit van de corticospinale baan te meten. Het is bekend dat bij MS
patiënten: 1) de centrale motor geleiding tijd (CMCT), en daarmee de latentie
van de Motor Evoked Response (MEP) vertraagd is, 2) de MEP amplitude verkleind
is, 3) de silent period verlengd is en 4) de motor drempel verhoogd is. Bij
patiënten met een hersenbloeding is aangetoond dat de verandering in
hersenactiviteit tijdens een contractie gerelateerd is aan de hoeveelheid
schade aan het corticospinale systeem (Ward, 2007). In het voorgestelde
onderzoek willen we onderzoeken of een vergelijkbare relatie bestaat bij MS
patiënten. De integriteit van de corticospinale baan zal daarom worden gebruikt
als covariaat in de analyse van de fMRI data. Bovendien kan TMS gebruikt worden
om aanvullende informatie te geven van mogelijke centrale vermoeidheid (Taylor
2006). Studies die TMS hebben gebruikt voor en na een vermoeiende taak, laten
zien dat de amplitude van de MEP bij sommige MS patiënten was veranderd
(Perretti 2004, Thickbroom 2006, maar niet in Sheean 1997). Een studie naar het
herstel van de MEP na vermoeidheid liet een verlengde herstel periode zien in
MS patiënten (Liepert 1996). Deze observatie van Liepert (1996) is interessant
omdat ons pilot experiment een verschil liet zien in de hersenactiviteit na de
vermoeiende contractie.

• Verschilt de hersenactiviteit tijdens vermoeidheid tussen mannelijke en
vrouwelijke MS-patiënten?
• Is de integriteit van de corticospinale baan gecorreleerd met de mate van
hersenactivatie tijdens vermoeidheid? In welke gebieden correleert de hersen
activiteit met de integriteit van de corticospinale baan?
• Is het herstel van een vermoeiende taak verschillend tussen MS patiënten en
gezonde controles?
• Is een verandering in de integriteit van de corticospinale baan na 3 jaar
door ziekte progressie gecorreleerd aan veranderingen in de hersenactivatie?

Het betreft een experimenteel onderzoek waarbij gekeken wordt naar hersen
activiteit, kracht, spieractiviteit en de aansturing van de spier vanuit de
hersenen.
De eerste meetsessie zal worden uitgevoerd op de afdeling neurologie,
proefpersonen moeten kracht leveren met hun wijsvingers en worden
tegelijkertijd gestimuleerd mbv elektrische stimulatie van de ulnaris zenuw.
Vooraf en na een vermoeiende taak wordt de motor cortex gestimuleerd
(enkel-puls TMS) contralateraal van de hand die de vermoeiende taak uitvoert.
De tweede meetsessie wordt uitgevoerd in een 3T MR-scanner. Het hoofd wordt
gefixeerd met behulp van kussens om beweging te voorkomen. De kracht geleverd
door de wijsvinger (FDI) wordt gemeten met behulp van een MR-compatibele
krachtmeter. De krachtmeters worden in de hand vastgehouden. Om de activiteit
van de spier die de wijsvinger abduceert (first dorsal intersosseus; FDI) te
meten zullen op deze spier MR-compatibele EMG elektroden geplakt worden. De
ulnaris zenuw wordt gestimuleerd met oppervlakte elektroden die MR-compatibel
zijn.
Bij beide sessies zullen proefpersonen zowel onvermoeide en vermoeiende
krachten moeten leveren met hun wijsvinger en zullen ze dmv elektrische
stimulaties *schokjes* krijgen op de zenuw die de wijsvinger abductor (FDI)
aanstuurt.
Patiënten zullen na 3 jaar weer werden gemeten voor eenzelfde studie.
Natuurlijk kunnen zij op dat moment beslissen wel of niet wederom mee te
werken.

De elektrische activatie van de spier gebeurt met behulp van een kortdurende
elektrische stimulatie. Deze stimulatie is niet gevaarlijk maar kan een
kortdurende pijn veroorzaken, vergelijkbaar met een speldenprik. De magnetische
stimulatie voelt als een tik op het hoofd. Tot op heden zijn geen nadelige
effecten bekend van een onderzoek met behulp van enkelvoudige TMS in gezonde
proefpersonen.