Effecten van de diepe hersenstimulatie op de bewegingen van de ogen

Er zijn verschillende zenuwstrengen in de hersenen die betrokken zijn bij de
controle van ogenbewegingen. Ze zijn bij voorbeeld belangrijk om vlug van een
object van interesse naar een ander te wisselen (bewuste ogenbewegingen, die
abrupt tot stilstand komen en tussen objecten vlug heen en weer gaan:
*saccades*), om langzaam bewegende objecten te volgen (gelijkmatig strevende
beweging: *smooth pursuit*) of om een niet bewegend voorwerp gefocusserd te
houden (staren: gaze).
De zenuwstrengen die belangrijk zijn voor ogenbewegingen zijn dicht
gelocaliseerd bij die strengen van de hersenen die voor ledenbewegingen
verantwoordelijk zijn.
Bij voorbeeld zijn er basal ganglia-thalamocorticale zenuwstrengen, die de
cortex met de basal ganglia verbinden volgens het klassieke concept van
Alexander et al. (Ann. Rev. Neurosci. 1986).
Dichtbij de motor circuit, die belangrijk is voor de beweging van de leden
bevindt zich de oculomotor circuit van de basal ganglia-thalamocorticale
zenuwstrengen, die het frontale ogenveld met de basal ganglia verbindt
(inclusief nucleus caudatus, globus pallidus en substantia nigra) en terug gaat
via de mediodorsal thalamus naar de cortex.
Ziektes van de basal ganglia-thalamocorticale zenuwstrengen, zoals de ziekte
van Parkinson of dystonie beinvloeden het functioneren van merdere circuits
(Pinkhard et al. BMC Neurology 2012, Stell et al. JNNP 1990). Dus, deficieten
bij de leden- an ogenbewegingen met saccadic eye movements en smooth pursuit
kunnen worden gevonden bij patiënten met de ziekte van Parkinson.
Een ander systeem dat belangrijk is voor de bewegingen van leden en ogen is het
systeem van de cerebello-thalamo-corticale zenuwstrengen (Macchi en Jones et
al. J. Neurosurg. 1997). Deze zenuwstrengen hebben hun oorsprong in de nuclei
van de kleine hersenen (cerebellum) en leiden tot de ventrolaterale thalamus
die rechts lateraal ligt met betrekking tot de mediodorsale thalamus. De
ventrolaterale thalamus verloopt overwegend naar de motor cortex, maar ook naar
de prefrontale en vestibulaire corticale gebieden. De
cerebello-thalamo-corticale zenuwstrengen zijn ook belangrijk voor de vlugge
(saccadic) ogenbewegingen en het geleidelijk vervolgen van voorwerpen (smooth
pursuit). Bij voorbeeld veroorzaken vasculaire laesies van de ventrolaterale
thalamus beperkingen van saccades in de contralaterale richting en deficieten
van smooth pursuit van de ipsilaterale richting (Brigell et al. Ann Neurol.
1984; Rosseaux et al. Rev. Neur. 1985; Hierose et al. Neurology 1985). Verder
worden ziektes zoals essentiële tremor, waar de pathophysiologie een nauwe
verband houdt met een storing van de cerebello-thalamo-corticale zenuwbanen
begeleid door deficiten van de geleidelijke bewegingen (smooth pursuits)
(Helmchen et al. Brain 2003). Een derde systeem dat bij de controle van
ogenbewegingen betrokken is, is de medial longitudinal fasciculus welke de
midden hersenen met de hersenstam verbindt via de mediodorsal thalamus. Deze
fasciculus verloopt dicht bij de *midline*, welke medial tot de mediodorsale
nucleus is, en is belangrijk voor een strakke blik (gaze). Bij voorbeeld
kunnen patiënten met zeer medial-thalamic laesies hun ogen niet vast op één
onderwerp gericht houden (Deleu, Acta Neurol Scan 1997; Joni and Gregory,
Stroke 1995).

Enkele von deze systemen hebben bepaalde functies, andere delen sommige
eigenschappen onder elkaar. Maar directe vergelijkingen van hun invloed op de
ogenbewegingen (of het niet functioneren van deze bewegingen als een deel van
een onderliggende ziekte proces) zijn tot nu toe niet gedetaillieerd bestudeerd.
Diepe hersenstimulatie (deep brain stimulation DBS) met het doel verschillende
subcorticale structuren te berijken, zoals de subthalamic nucleus, Globus
pallidus of ventrolateral thalamus is een gevestigde behandeling voor patiënten
met bewegingsaandoeningen, zoals de ziekte van Parkinson, essentiële tremor of
dystonie. Verder zijn berichten over de effecten van DBS bij patiënten met
sydroom van Gilles de la Tourette als experimentele benadering veelbelovend
(Ackermans et al. Brain 2011). Voor Diepe hersenstimulatie worden stimulatie
electrodes in de hersenen geimplanteerd, die verbonden zijn aan een
neurostimulator die geimplanteerd wordt in het gebied onder het sleutelbeen .
Diepe hersenstimulatie wordt beschouwd, pathologische overactiviteit in het
neuronale netwerk te reduceren, die in verband staan met de structuren op die
gedoeld werd. (McIntyrie et al. Clin. Neurophysiol. 2004). Bij voorbeeld
veroorzaakt dit een duidelijke verbetering van bradykinesie en rigiditeit van
de leden bij patiënten met de ziekte van Parkinson. Het voordeel van diepe
hersenstimulatie tegenover het blesseren van de structuur die in opmerking komt
ligt in het aanpassingsvermogen van de programmering met het doel de symptomen
zo veel als mogelijk te controlleren en bijwerkingen te vermijden. Verder zijn
de effecten van de Diepe hersenstimulatie volledig en onmiddelijk omkeerbaar,
omdat men het *in-* en *uit-* kan schakelen. In sommige gevallen doen de
patiënten dat zelf *s nachts om de levensduur van de batterij te besparen.

Omdat die voor de ledenbewegingen belangrijke zenuwbanen in de hersenen zo
dicht bij die banen verlopen die zijn betrokken bij de ogenbewegingen, mag men
verwachten dat Diepe hersenstimulatie effecten vertoont op zowel ogen- en
ledenbewegingen. Eerste rapporten van internationale onderzoeksgroepen en
publicaties van de universiteiten van Maastricht en Aken stellen voor dat Diepe
hersenstimulatie inderdaad ook uitwerkingen heeft op ogenbewegingen. Zo
verbeterde Diepe hersenstimulatie die gericht was op de subthalamic nucleus de
latentietijd of wachttijd van *saccades*, dus de plotselinge bewuste
verandering van ogenfixatie, bij patiënten met de ziekte van Parkinson (Temel
et al., Exp. Neurol. 2009), terwijl de accuratie van de *saccades* bij
patiënten met essentiële tremor en Diepe hersenstimulatie die gericht was op
de ventrolaterale thalamus gestoord werd (Kronenbuerger et al. Brain
Stimulation 2010), of veroorzaakte een lamlegging van verticaal staren bij een
patient met Sydroom van Gilles de la Tourette die behandeld wird met Diepe
hersenstimulatie gericht op het centrum van de medial thalamic nuclei
(Ackermans et al. Neurosurgery 2007).
De directe vergelijking van ogenbewegingen onder Diepe hersenstimulatie gericht
op verschillende subcorticale structuren bij patiënten met verschillende
ziektes en met aan- en uitgeschkelde stimulatie zou gedienstig kunnen zijn om
de rol van de subcorticale zenuwstrengen bij de controle van ogenbewegingen
beter te begrijpen.

De patiënten zullen twee keers worden onderzocht, één keer met ingeschakelde
DBS en één keer met uitgeschakelde DBS terwijl zij verschillende opdrachten
voor ogenbewegingen uitvoeren (bij voorbeeld opdrachten van *saccades*-
ogenbewegingen, *smooth-pursuit*-opdrachten en *gaze*-opdrachten, staren).

Wij willen dus twaalf patiënten met de ziekte van Parkinson onderzoeken, zwaalf
patiënten met essentiële tremor, zes patiënten met het syndroom van Gilles de
la Tourette en zes patiënten met dystonie. Alle patiënten zijn een operatie met
Diepe hersenstimulatie ondergaan, of aan het academisch ziekenhuis Maastricht
of het academisch ziekenhuis Aken.
Omdat DBS pathologische overactiviteit reduceert, verwachten wij een
verbetering van deficieten bij ogenbewegingen die deel uitmaken van de ziekte
process. Contrasterend hier mee verwachten wij een verslechtering van
ogenbewegingen met Diepe hersenstimulatie bij opdrachten waarbij de ziektes
geen invloed hebben.

Voor details op de citeerde literatuur kijk naar de "References" sectie,
Template Research Protocol (pagina 28).

Primaire vraagstelling:
Bestaat er een effect van DBS op ogenbewegingen?

Secundaire vraagstelling:
Bestaan er verschillende effecten van DBS op ogenbewegingen als men DBS op
verschillende structuren in de hersenen toepast?

Deze studie is een vergelijking van DBS in- en DBS uitgeschakelde toestand
(gepaarde vergelijking). Dat betekent dat parameters van ogenbewegingen zullen
worden beoordeeld en vergeleken als DBS is in - en uitgeschakeld. Bovendien
zullen wij ook de effecten van DBS van verscheidene doelen in de hersenen
vergelijken op verschillende ogenbewegingen.
Hiervoor zullen verschillende populaties van patiënten die behandeld worden met
DBS worden beoordeeld en vergeleken (vergelijking van verschillende groepen).

De uitrusting van de oculomotorische laboratorium van de keel-neus-oor
heelkunde aan het academisch ziekenhuis in Maastricht worden gebruikt om
ogenbewegingen op te nemen. De apparaturen worden ook gebruikt voor de routine
zorg. Het opnemen van de ogenbewegingen gebeurt door electrodes op de huid te
plakken naast de ogen, waardoor geen ongemak ontstaat. Bovendien zitten de
patiënten in een gemakkelijke stoel en worden gevraagd naar een beeldscherm te
kijken, waarop het lichtpunt word geprojeceerd. Deze speciale situatie maakt
het opnemen van ogenbewegingen met een grote precisie mogelijk zonder ongemak
voor de patiënten te veroorzaken.
Het examineren van de ogenbeweging zal ongeveer twee keren 30 minuten duren
(één keer met DBS ingeschakeld en één keer uitgeschakeld).
Wanneer de stimulatie is uitgeschakeld, zullen de patiënten symptomen laten
zien, die ongeveer vergelijkbaar zijn met de symptomen vóór de eerste
toepassing van DBS.
Daarom zullen ze tijdens de periode waarin DBS is uitgeschakeld bradykinesie,
rigiditeit, tremor, dystonie of tic*s vertonen. Dit begint ongeveer fijf
minuten nadat DBS is uitgeschakeld en verdwijnt binnen fijf minuten zodra DBS
terug wordt ingeschakeld.
De patiënten zonder het werken van DBS te bestuderen is belangrijk, om de
ogenbewegingen te beoordelen zonder DBS en de hierboven vermeldde parameters te
vergelijken met de situatie wanneer DBS wél is ingeschakeld. Alleen door deze
benadering kunnen wij achterhalen, of DBS een effect heeft op de ogenbewegingen.
De analyse van de ogenbewegingen zal plaatsvinden op die dagen als de patiënten
hun regelmatige niet-stationaire controle afspraken met het Academisch
Ziekenhuis Maastricht hebben. So moet de patiënt niet te veel extra tijd
besteden om aan het onderzoek deel te nemen (hij of zij zal alles samengenomen
ongeveer 80 minuten investeren voor deelname).
Er zijn géén medische risico*s die met het uitschakelen van de DBS vergezeld
gaan. Er zal echter ongemak ontstaan als de DBS wordt uitgezet. Dit is verreweg
de einige mogelijkheid om te weten te komen of DBS een uitwerking heeft op de
ogenbewegingen. Deze kennis van de uitwerkingen van DBS op de ogenbewegingen is
belangrijk om een dieper inzicht ervan te verwerven, hoe de hersenen werken, en
dit mag wel de basis zijn voor nieuwe of betere behandelingsopties voor
patiënten met bewegingsaandoeningen of aantastingen van de ogenbewegingen.
Verder, omdat DBS in toenemende mate wordt toegepast voor patiënten met
bewegingsaandoeningen en tegenwoordig nauwkeurig wordt onderzocht om mogelijk
toegepast te worden bij psychiatrische stoornissen, is kennis te verwerven over
de effect van DBS op ogenbewegingen belangrijk. Dit is zo, omdat deze kennis
zal helpen, bijkomende voordelen door DBS-behandeling oftewel ongewenste
bijwerkingen te identificeren die belangrijk kunnen zijn voor de zorg van
patiënten.

Minderjarige en gehandicapte patiënten zullen niet worden toegevoegd bij dit
onderzoek.