Mechanismen van cerebrale compensatie op circuit-niveau bij de ziekte van Parkinson

De hersenen zijn flexibel, veel hersengebieden kunnen na neurodegeneratie door
de ziekte van Parkinson hun patronen van neurale communicatie veranderen. Het
is alleen niet duidelijk of deze veranderingen onderdeel zijn van de ziekte of
dat het compensatie mechanismen zijn om functies te behouden. We zullen
mogelijke compenserende veranderingen in de hersenen onderzoeken in de
pariëtale-occipitale cortex bij de ziekte van Parkinson. We denken dat deze
veranderingen verband kunnen hebben met de bevinding dat patiënten visuele
informatie gebruiken om hun bewegingen te leiden. Deze hypothese komt voort uit
zowel klinisch, als uit neuroimaging bewijs: ten eerste, Parkinson patiënten
maken meer gebruik van visuele aanwijzingen bij het initiëren van hun
bewegingen, maar daarnaast stoppen ze hun beweging als de visuele omgeving
verandert (dit staat ook bekend als ** freezing* ( d.i. bevriezen van de
beweging) ); ten tweede, bij neuroimaging onderzoek is gevonden dat visuo-motor
delen van de pariëtaal-occipitaal cortices meer activiteit vertonen als
Parkinson patienten moeten bewegen. Het is belangrijk om te onderzoeken of deze
*hyperactiviteit* voordelig is voor het beginnen van een beweging, omdat teveel
vertrouwen op visuele informatie ook bij kan dragen aan het zogeheten
*freezing* bij de ziekte van Parkinson. De uitkomsten van dit onderzoek kunnen
direct gebruikt worden door clinici en wetenschappers bij het begrijpen van de
neurale mechanismen achter de compensatie strategieën die mensen met de ziekte
van Parkinson gebruiken.

In dit onderzoek wordt de neurale activiteit in de pariëtal-occipitaal cortex
verstoord bij patiënten met de ziekte van Parkinson (en age-matched controle
proefpersonen) om te bepalen of de activiteit bijdraagt aan betere visueel
geleid gedrag, maar tegelijkertijd bijdraagt aan verminderde vrijwillige
controle. We zullen deze activiteit ook verstoren in gezonde jong volwassenen
om de aard van deze pariëtale-occipitale hyperactiviteit nauwkeuriger te
onderzoeken.

Dit onderzoek heeft twee takken, omdat aan de ene kant deelname van mensen met
de ziekte van Parkinson en age-matched controle proefpersonen nodig is in een
patiënt-controle design, maar daarnaast ook deelname van gezonde jong
volwassenen nodig is die andere experimentele procedures ondergaan. Dit is
nodig omdat we specifieke hypotheses hebben die niet alleen beantwoord kunnen
worden met een patiënt-controle onderzoek. In het kort, een tak zal de
compenserende veranderingen in de hersenen van mensen met de ziekte van
Parkinson direct testen door hun gedrag te meten samen met functionele
magnetische resonantie imaging; de tweede tak zal de functionele relevantie van
deze activiteit nauwkeuriger onderzoeken in een gedragsonderzoek waarbij fMRI
niet kan worden toegepast, wat tevens een extra last zou zijn om uit te voeren
bij mensen met de ziekte van Parkinson. In tak 1 zullen we een vorm van
herhaalde transcraniële magnetische stimulatie (rTMS), ook wel bekend als
continue theta-burst stimulatie (cTBS) toepassen op de pariëtale-occipitale
cortex bij Parkinson patiënten en controle proefpersonen om te zien hoe dit
gedrag en neural activiteit, gemeten met functionele magnetische resonantie
imaging (fMRI) verandert.
In tak 2 zullen we cTBS toepassen op de frontale cortex van gezonde jonge
volwassenen omdat we bewijs hebben uit eerder onderzoek dat er pariëtale-
occipitale compensatie is ten gevolge van frontale cortex cTBS. We zullen
hierna enkelvoudige TMS op de pariëtale-occipitale cortex gebruiken op
verschillende tijdstippen om nauwkeuriger te onderzoeken hoe de pariëtale-
occipitale cortex door het verbeteren van visuele verwerking kan compenseren
voor de beperkingen in het motor systeem. (Dit onderzoek zal alleen gedrag
omvatten omdat wede mogelijkheid niet hebben om enkelvoudige TMS uit te voeren
terwijl we scannen met fMRI).

Alle proefpersonen zullen enkelvoudige transcraniële magnetische stimulatie (TMS) en continue theta-burst transcraniële magnetische stimulatie (cTBS) ondergaan.

Iedere deelnemer heeft geen direct voordeel van deelname aan dit onderzoek maar
krijgt wel een financiële compensatie. Transcraniële magnetische stimulatie
(TMS) is een veel gebruikte, non-invaviese hersenstimulatie techniek, die
gebasseerd is op de principes van electromagnetische inductie. Tijdens de
stimulatie hoort de proefpersoon waarschijnlijk klikjes van de TMS pulses en
kan hij stimulatie van de zenuwen en de spieren in het hoofd ervaren. De meest
voorkomende bijwerking is een lichte, voorbijgaande hoofdpijn (komt in 2-4% van
de gevallen voor). Sterke hoofdpijn komt minder vaak voor (0.3-0.5% van de
gevallen). In TMS onderzoek bij patiënt populaties (bijv. epilepsie) of die
verder gaan dan standaard protocollen (bijv. in intensiteit of frequentie van
stimuleren) zijn in zeldzame gevallen epileptische aanvallen opgetreden. In het
huidige onderzoek worden alle deelnemers gestimuleerd volgens protocollen die
binnen de veiligheids richtlijnen vallen. Alle proefpersonen zijn gescreend met
betrekking tot hun relevante medische geschiedenis en andere
veiligheidsaspecten van TMS (bijv. het aanwezig zijn van metale voorwerpen in
het hoofd). Samengevat, omdat het risico en de belasting die gepaard gaan met
deelname gezien kunnen worden als verwaarloosbaar tot minimaal, verwachten we
geen serieuze bijwerkingen tijdens dit project.
Het lawaai in de fMRI scanner en het liggen in een kleine ruimte kan leiden tot
ongemak voor sommige deelnemers. Als aan alle veiligheidsvoorschriften is
voldaan, is er geen risico voor deelnemers. Parkinson patiënten zullen gevraagd
worden om hun dopaminerge medicijnen niet in te nemen voor tenminste 12 uur om
gezien te kunnen worden als off-state (Langston et al., Movement Disorders,
7(1) 2-13, 1992). Als ze van de medicatie af zijn kunnen hun Parkinson
symptomen tijdelijk verergeren, hetgeen kan leiden tot ongemak. Aan het einde
van de metingen kunnen ze hun normale medicatie patroon hervatten.