Cerebrale netwerken betrokken bij interne schaling van ruimtelijke dimensies.

Om te handelen in de omgeving moet informatie voor motore aansturing gekoppeld
worden aan visuele informatie van een object. Naast de spatiële informatie over
bijvoorbeeld de locatie van voorwerpen waarnaar gegrepen wordt, is de schatting
van grootte een basaal element in de visuomotore wisselwerking. Hiervoor is
integratie nodig van sensore input en motore output. De pariëtale cortex is
betrokken bij zowel de verwerking van spatiële informatie als het genereren van
taakgerelateerde bewegingen. Verder maakt de pariëtale cortex deel uit van de
zogenaamde *dorsale stream*, gepositioneerd tussen de primaire en secundaire
visuele gebieden en de premotor cortex. Dit netwerk ondersteunt visueel geleide
acties, spatiële navigatie en spatieel werkgeheugen. In een eerder visuomotor
experiment introduceerden we specifieke dyscongruentie in axiale oriëntatie,
waarmee perceptuele en executieve specialisatie werd aangetoond in visuomotore
transformaties t.b.v. doelgerichte beweging. Bij de transformatie met
dominantie van motor informatie was er activatie van de linker premotor cortex,
terwijl transformatie van dominante visuele informatie zorgde voor activatie
van de rechter dorsale premotor cortex en rechter posterior pariëtale cortex.
In een bijkomend gedragsexperiment waren patiënten met de ziekte van Parkinson
(PD) niet goed in staat deze opdrachten uit te voeren. Ze volgden het visuele
voorbeeld in plaats van de geïnstrueerde richting van tekenen te handhaven, wat
wijst op een verstoring in handhaven van een eigen intern spatieel systeem
systeem bij PD. Een andere component van visuomotore transformatie is het
inschatten van grootte van objecten. Een dergelijk intern referentie systeem
voor het inschatten van object grootte berust op visuele informatie met
schatten van afstand, refereren aan andere objecten in de omgeving en/of
grootte ten opzichte van het eigen lichaam. De onderliggende cerebrale
mechanismen, waarbij de premotor en pariëtale cortex ongetwijfeld een rol
spelen, zijn momenteel nog onbekend.

In ons vorige experiment tekenden PD patiënten figuren met dezelfde oriëntatie
groter na wanneer ze geen directe visuele feedback op eigen tekenen hadden. Dit
wijst op een probleem om een intern referentie systeem van ruimtelijke
afmeting, schaling van grootte, te handhaven. Dit lijkt bij PD ook te spelen
bij micrographie, wat een vroeg teken is bij deze ziekte, met een prevalentie
die varieert van 15% tot 50%. Micrographie wordt gekarakteriseerd door een
vermindering van de bewegingsamplitude tijdens schrijven. Verscheidene
verklaringen zijn gegeven om dit fenomeen te verklaren. Van Gemmert et al.
hebben voorgesteld dat micrographie bij PD ontstaat door toegenomen
complexiteit van de handeling op cerebraal niveau. Daarnaast is er een sterke
correlatie tussen micrographie en hypophonie en bradykinesie, hoewel dit niet
per definitie een oorzakelijk verband is vanwege het feit dat alle drie de
factoren beïnvloed worden door ernst van de ziekte. PD patiënten kunnen na
aansporing tijdelijk hun handschrift vergroten, maar dit duurt maar kort.
Verder is beschreven dat PD patiënten groter schrijven indien ze geen visuele
feedback krijgen op het schrijven, wat consistent is met de observatie van de
Jong et al. (1999). Het is de vraag welke corticale mechanismen
verantwoordelijk zijn voor het feit dat de grootte van het handschrift
schijnbaar eenvoudig te veranderen is. De mogelijkheid om de grootte met
externe stimuli te beïnvloeden suggereert dat er bij PD een probleem is met
interne schaling van grootte. Onze hypothese is dat er bij aanbieden van een
externe stimulus een shift is van mediale naar laterale premotor cortex
betrokkenheid. Dit verklaart de verbetering in het schrijven in de aanwezigheid
van een externe stimulus of bij een toename in aandacht. Uit functionele
imaging studies is gebleken dat er dysfunctie is van de mediale premotor cortex
bij PD patiënten, terwijl de laterale premotor cortex gespaard blijft. De
laterale premotor cortex wordt geactiveerd bij de selectie van bewegingen
uitgelokt door externe stimuli, terwijl de supplementary motor area (SMA)
geactiveerd wordt in afwezigheid van externe stimuli. Een vergelijkbare
dichotomie is gezien bij motor leren met SMA activatie bij eerder geleerde
motor sequenties en activatie van de laterale premotor cortex tijdens het leren
van nieuwe motor sequenties. Deze shift kan verklaren waarom patiënten de
grootte van het schrijven veranderen wanneer ze er specifiek aan herinnerd
worden, waarbij dan een ander (aandachts-gerelateerd) neuronaal netwerk wordt
gebruikt met activatie van de laterale premotor cortex.

Om meer inzicht te krijgen in deze basale mechanismen van schaling van grootte
zullen we een functionele MRI (fMRI) studie doen bij 16 gezonde proefpersonen.
We verwachten dat het kopiëren van figuren zorgt voor activatie van een
cerebraal netwerk waarbij naast visuele en pariëtale gebieden, de mediale
premotor cortex (interne norm van grootte) betrokken is. Bij het aanbieden van
een vaste voorbeeldfiguur met de opdracht deze twee keer zo groot of twee keer
zo klein na te tekenen geeft de externe stimulus aanleiding tot veranderd
gebruik van het interne gedefinieerde ruimtelijke systeem. De verwachting is
dat hierbij meer laterale premotor cortex gebieden geactiveerd worden, in het
bijzonder de linker laterale premotor cortex, en gezien de object tekening ook
links ventrale premotor cortex samen met activatie van de antero-inferior
pariëtale cortex. Bij tekenen van de oorspronkelijke referentiefiguur, terwijl
figuren van verschillende groottes worden gepresenteerd, verwachten we
toegenomen activatie van de rechter dorsale premotor cortex en postero-superior
pariëtale cortex. Dit is analoog aan eerder aangehaalde executieve en
perceptuele specialisatie van visuomotore bewegingspreparatie. Naast deze
specifieke effecten in de laterale premotor cortex verwachten we een algemeen
effect van toegenomen activatie in de SMA bij iedere dyscongruentie tussen
stimuli en motore actie, in vergelijking met precies kopiëren van het
voorbeeld. Door inzicht te krijgen in de functionele balans tussen mediale en
laterale premotor gebieden bij de aangegeven taken, verwachten we meer inzicht
te krijgen in de elementaire organisatie van motore acties en visuomotore
stoornissen bij PD.

Primaire doel: Identificatie met fMRI van specifieke cerebrale activaties
tijdens het tekenen van figuren in verschillende condities.

3T fMRI wordt gebruikt om taak-geïnduceerde *Blood Oxygen Level
Dependent* (BOLD) responsen te meten, die het gevolg zijn van toename in
regionale perfusie. Deze maat geeft een index voor de verdeling van lokale
neuronale activaties. Voor aanvang wordt de mate van een voorkeurshand
vastgelegd middels de Edinburgh Handedness Inventory. (Oldfield 1971) Tijdens
de fMRI metingen zullen proefpersonen via een beeldscherm de opdracht krijgen
om 6 verschillende condities uit te voeren met de rechter hand. De volgende
experimentele condities worden onderscheiden: (1: volledige visuomotor
congruentie) Het natekenen van de referentie figuur (vierkant, ruit of
driehoek), waarbij variaties in de figuren gemaakt zijn om de aandacht vast te
houden, (2): volledige visuomotor congruentie, verschillende groottes) de
referentiefiguur wordt in verschillende groottes gepresenteerd en dient
nagetekend te worden, (3: visuele dyscongruentie, maar ook motore
geheugencomponent) De referentiefiguur wordt in verschillende groottes
gepresenteerd waarbij de referentiefiguur in originele grootte nagetekend dient
te worden, (4: motor dyscongruentie) A: De referentiefiguur wordt gepresenteerd
in verschillende groottes en dient twee keer zo groot nagetekend te worden, B:
de referentiefiguur wordt gepresenteerd in verschillende groottes en dient twee
keer zo klein nagetekend te worden, (5: visuomotor congruentie, verschillende
groottes, controle voor motor geheugen) een referentiefiguur wordt getoond en
die moet vervolgens nagetekend worden in verschillende groottes, waarbij de in
grootte na te tekenen figuren een andere figuur zijn dan de referentiefiguur
(6: rust) een rustconditie waarbij men fixeert op een punt op het beeldscherm.

Een conditie duurt 20 seconden (2 seconden instructie en 6 keer 3 seconden
tekenen), de rustconditie duurt 17 seconden (2 seconden instructie, 15 seconden
fixeren op het beeldscherm). Een blok bestaat uit 3 keer het uitvoeren van de 6
condities (ongeveer 6 minuten). Een run bestaat uit 4 blokken (totaal 23,4
minuten). Er worden twee runs met experimentele condities uitgevoerd. Tussen de
twee runs wordt een anatomische (T1-gewogen) scan gemaakt. Elke afzonderlijke
conditie komt dus 24 keer voor. Een proefpersoon ligt ongeveer 50 minuten in de
scanner.
Proefpersonen tekenen op een speciaal ontworpen map die in de schoot van
proefpersonen ligt. Deze map is tevens gebruikt tijdens een vorige fMRI
experiment naar schrijven bij gezonden.

Een voxel-gebaseerde analyse van verschillen tussen de taakgerelateerde
cerebrale activaties wordt uitgevoerd met behulp van *Statistical Parametric
Mapping (versie SPM8). (Friston et al., 1995) De verschillen tussen de
verschillende experimentele condities zullen gekwantificeerd worden.

Gebruik van MRI is zeer veilig, zeker wanneer goed gelet wordt op
contra-indicaties voor het ondergaan van een MRI scan. Daar zal dan ook
telefonisch naar gevraagd worden voor het maken van een afspraak. Dit zal
nogmaals met behulp van een vragenlijst gecontroleerd worden voor het
daadwerkelijk maken van de MRI scan. Gezien het feit dat het risico nihil is en
de belasting klein (1 uur) vinden we uitvoering van het onderzoek
gerechtvaardigd.