Informatieverwerking van mentale simulatie

Het motor systeem geeft ons niet alleen de mogelijkheid om bewegingen uit te
voeren, het geeft ons ook de mogelijkheid om mentale simulaties van bewegingen
te maken zonder deze daadwerkelijk uit te voeren. Mentale simulaties van
bewegingen spelen een sleutelrol in verschillende cognitieve processen zoals
het voorbereiden en uitvoeren van bewegingen, het begrijpen van andermans
bewegingen en semantische verwerking van actie-gerelateerde woorden (Gallese &
Lakoff, 2005; Wolpert & Ghahramani, 2000). Wanneer de mogelijkheid tot het
inbeelden van bewegingen beschadigd raakt kan dit ernstige gevolgen hebben voor
het dagelijks leven.
Hoewel mentale simulaties een belangrijke rol spelen in ons dagelijk
leven, zijn de neurale correlaten van dit systeem nog grotendeels onbekend.
Eerdere studies hebben aangetoond dat het fronto-parietale netwerk betrokken is
bij mentale simulaties. Maar het precieze verloop van de interacties tussen de
verschillende gebieden van het netwerk -in andere woorden, de
informatieverwerking- is vooralsnog onbekend. Deze informatie is met name
belangrijk voor patienten die hersenchirurgie ondergaan. Beschadigingen in het
systeem dat betrokken in bij mentale simulaties kunnen wellicht post-operatieve
klachten verklaren zoals gebrek aan concentratie, beperkte executieve functies
of verminderde helderheid. Als we de essentiële onderdelen van het
onderliggende netwerk kunnen localizeren kan deze informatie in overweging
genomen worden bij beslissingen omtrent de resectie.

Gallese, V., & Lakoff, G. (2005). The Brain*s concepts: the role of the
Sensory-motor system in conceptual knowledge. Cognitive neuropsychology, 22(3),
455-79.

Wolpert, D M, & Ghahramani, Z. (2000). Computational principles of movement
neuroscience. Nature neuroscience, 3 Suppl(november), 1212-7

Het hoofddoel van deze studie is het in kaart brengen van de
informatieverwerking in het fronto-parietale netwerk tijdens de simulatie van
bewegingen met behulp van intracraniale EEG. Er zal gekeken worden naar de
verschillende hersengebieden die bij dit proces betrokken zijn en hoe deze
gebieden met elkaar communiceren. Gebieden die cruciaal zijn voor deze functie
zullen geïdentificeerd worden aan de hand van corticale stimulatie. Inzicht in
de lokalisatie en organisatie van dit netwerk kan belangrijke rol spelen in de
bepaling van de locatie van de resectie om post-operatieve klachten te
verminderen. Een tweede doel van dit onderzoek is daarom het ontwikkelen van
een protocol om de cruciale onderdelen van het netwerk dat betrokken is bij
mentale simulatie van bewegingen te identificeren.

De kern van deze studie bestaat uit het meten van intercraniale EEG signalen
(ECoG) om het moment dat de proefpersoon bezig is met het maken van een mentale
simulatie. De onderzoeksopzet is als volgt:

1. Voorafgaand aan de implantatie van de ECoG elektroden wordt de proefpersoon
getest. Hierbij zal hij/zij de mentale simulatie taak en een controle taak
uitvoeren. Dit duurt ongeveer 20 minuten.

2. Na de implantatie zal de proefpersoon een week in het ziekenhuis verblijven
waar de ECoG signalen gemeten zullen worden. Tijdens deze week zullen wij
driemaal de mentale simulatie taak en de controle taak uitvoeren. Bij de
laatste sessie zal tevens corticale stimulatie plaats vinden om gebieden te
identificeren die essentieel zijn voor de uitvoer van de taak. Dit duurt in het
totaal 3x 20 minuten.

3. Om te kijken wat het effect van de operatie op het uitvoeren van de taken
is, zal de proefpersoon op drie momenten na de resectie getest worden (48 uur,
1 week en 6 weken na de resectie). Deze tests bestaan wederom uit de mentale
simulatie taak en de controle taak. In het totaal neemt dit 3x 20 minuten in
beslag.

Het protocol dat hier voorgesteld wordt verschilt niet substantieel van de
huidige (klinische) taken die uitgevoerd worden met deze patiënten (taal,
spatiële oriëntatie, korte-termijn geheugen, etc.). De mogelijkheid bestaat dat
de patiënt een epileptische aanval krijgt tijdens het experiment. In dat geval
zal het experiment direct gestopt worden en neemt de medische staf het over.
Deze is speciaal getraind op het omgaan met epileptische patiënten.
Epileptische aanvallen komen regelmatig voor bij deze patiënten en worden zelfs
gebruikt om de bron van de epilepsie beter te kunnen bepalen.
Het grootste risico voor de proefpersoon is overbelasting door een overvloed
van verschillende taken. Om hiervoor te waken beperken wij ons tot een korte
taak en testen wij op slechts drie momenten tijdens de opname in het
ziekenhuis. Ook zal een onafhankelijke verpleger, die hier speciaal voor
getraind is, constant toezien op de gesteldheid van de patiënt. Het onderzoek
wordt alleen uitgevoerd als zowel deze verpleger als de proefpersoon zelf
aangeeft dat hij/zij fit genoeg is om de taak uit te voeren.
Om de belasting als gevolg van deelname aan dit onderzoek verder te beperken
zullen de pre- en post-operatieve testen uitgevoerd worden op momenten dat de
proefpersoon reeds voor klinisch onderzoek in het UMC aanwezig is. Op deze
manier hoeft de proefpersoon niet als gevolg van deze studie op meer momenten
naar het ziekenhuis te komen.
De proefpersoon kan zelf gebaat zijn bij deelname aan dit onderzoek.
Beschadigingen aan het netwerk dat betrokken is bij mentale simulatie zou de
oorzaak kunnen zijn van post-operatieve klachten zoals dyspraxia en executieve
stoornissen die op dit moment niet voorspeld of verklaard kunnen worden.
Corticale stimulatie is een krachtig middel om aan te tonen dat een bepaalde
hersengebeid cruciaal betrokken is bij een bepaalde functie. Deze studie kan
daarom inzicht geven in post-operatieve klachten en kan een bijdrage leveren om
deze te voorkomen.