GABA, exciteerbaarheid en plasticiteit in de menselijke motor cortex, een exploratieve studie

GABA is een belangrijke neurotransmitter die een cruciale remmende rol speelt
in het menselijke centrale zenuwstelsel. Er wordt verondersteld dat GABA een
belangrijke functie heeft in de exciteerbaarheid en plasticiteit van de
corticale motor systeem. Recent zijn er technieken beschikbaar gekomen waarmee
de GABA concentratie non-invansief te moduleren en te meten is in de menselijke
motor cortex. In deze studie worden deze technieken toegepast om te onderzoeken
wat de relatie is tussen de GABA concentratie, de exciteerbaarheid en de
plasticiteit in het menselijke corticale motor systeem.

Met dit onderzoeken willen we proberen om de relatie tussen de corticale
exciteerbaarheid, GABA concentratie en plasticiteit in de menselijke motor
cortex te bepalen. We moduleren de functionele integriteit in de primaire motor
cortex door gebruik te maken van de bekende repetitieve transcraniale
magnetische stimulatie (rTMS) protocollen. Deze protocollen hebben verschillend
invloed op de corticale exciteerbaarheid. We willen de GABA concentratie
bepalen op de plek van stimulatie door gebruik te maken van magnetische
resonantie spectroscopie (MRS). Verder willen we ook de functionele
connectiviteit koppeling met andere corticale gebieden bepalen door gebruik te
maken van "resting state" - functionele magnetische resonantie beeldvorming
(rs-fMRI). Het eerste doel van deze studie is om te onderzoeken wat de relatie
is tussen de locale veranderingen in de GABA concentraite, exciteerbaarheid en
connectiviteit. Ten tweede, streven we er naar om de veranderingen in de GABA
concentratie, exciteerbaarheid en plasticiteit over tijd vast te leggen. Dit
zal ons inzicht geven in de mechanismen die het herstel en plasticiteit van het
motor systeem ondersteunen na een functionele verstoring. Als laatste, streven
we er naar om GABA spectroscopie te valideren als een objectieve meting om de
TBS werkzaamheid te bepalen.

De studie bestaat uit 1 intake sessie en 3 experimentele sessies. De
exciteerbaarheid van de primaire motor cortex zal verschillend worden
gemoduleerd tijdens de experimentele sessies door een van de drie off-line rTMS
protocollen: continue theta burst stimulatie (cTBS: verlaagd de
exciteerbaarheid), intermitterende TBS (iTBS: verhoogd de exciteerbaarheid) en
5 Hz stimulatie (120 seconde: ineffectief). Er zal minstens 1 week tussen de
experimentele sessies zitten. Zowel voor als na rTMS zullen we de motor
opgewekte potentialen (MEP; in het Engels) bepalen, als een maat van de
cortico-spinale exciteerbaarheid en de korte-interval corticale remming (SICI;
in het Engels) als een maat voor de cortico-corticale exciteerbaarheid. Verder
zullen we door middel van de MRI scanner nog de rs-fMRI en de GABA concentratie
meten zowel voor als na toepassing van rTMS (op ~16 minuten, ~42 minuten, en
~63 minuten na TMS).

Tijdens de intake sessie zullen de deelnemers worden gescreend en geïnformeerd over de studie in het algemeen en over de TMS toepassing in het bijzonder. Tijdens de 3 experimentele sessies, zal iedere deelnemer cTBS, iTBS en 5Hz stimulatie ontvangen in een gecompenseerde volgorde tijdens aparte sessies. Iedere stimulatie bestaat uit 600 pulsen die gegeven zullen worden op 80% van de actieve motor drempel (AMT; in het Engels) over de primaire motor cortex.

TMS is veilig en niet pijnlijk. In zeldzame gevallen melden deelnemers een
(lichte) hoofdpijn (2-4%), die goed behandeld kan worden met paracetamol.
Gebaseerd op toevallige epileptische aanvallen door TMS geactiveerd in de
vroege jaren 90 zijn er veiligheidsrichtlijnen vastgesteld, om de maximale duur
van de TMS stimulatie vast te stellen (Wassermann 1998; Anderson et al. 2006).
Updaten van deze TMS richtlijnen, resulteerde in richtlijnen die
veiligheidsinformatie over rTMS (o.a. TBS) bevatten (Rossi et al. 2009;
Oberman et al. 2011). De protocols, intensiteiten en de plek van stimulatie die
we kiezen zijn over het algemeen bekend als veilig en zorgen voor minimale
risico's voor de deelnemer. De protocols vallen allemaal binnen deze TMS
veiligheids richtlijnen. (Zie bijgevoegd de (Wassermann 1998) en (Oberman et
al. 2011) richtlijnen en een TMS veiligheidsverslag van onderzoeken met TMS op
het Donders Institute (v1.0 Augustus 2011)). Verder zullen alle deelnemers
worden voor gescreend voor een relevante medische history van epilepsie, drugs
gebruik, hoofd trauma, neurologische of psychiatrische ziektes, zwangerschap,
hartziektes, hart pacemakers, medicatie pompen, tricyclische antidepressieve,
neuroleptics, en een familie geschiedenis van neurologische ziektes,
psychiatrische ziektes en epilepsie. Omdat het risico geassocieerd met deelname
als verwaarloosbaar kan worden beschouwd en ook de last als minimaal kan worden
beschouwd, verwachten we geen nadelige gebeurtenissen gedurende dit project.