Transcraniële wisselstroomstimulatie als nieuwe behandelingsoptie bij volwassenen met klassieke galactosemie

De hersenen is één van de meest aangedane organen bij klassieke galactosemie.
Patiënten lijden aan spraak- en motorische problemen. Deze problemen zijn
gerelateerd aan geobserveerde veranderingen in de functionele en anatomische
hersennetwerken vergeleken met gezonde controles. Cognitieve en motorische
functies worden namelijk aangestuurd door neuronale trillingen in bepaalde
frequenties, met taal in theta-frequenties (5-8 Hz) en motoriek in
beta-frequenties (15-30 Hz).
In deze studie, stellen wij voor (1) om voor het eerst te onderzoeken welke
frequenties aangedaan zijn bij volwassen patiënten met klassieke galactosemie
vergeleken met gezonde controles. Daarnaast stellen wij voor (2) om een
bepaalde vorm van niet-invasieve hersenstimulatie, namelijk transcraniële
wisselstimulatie, toe te passen om de individuele neuronale trillingen en
frequenties op zo*n manier te beïnvloeden dat het leidt tot
gedragsverbeteringen. Non-invasieve hersenstimulatie heeft namelijk
therapeutisch effect in verschillende neurologische en psychiatrische
aandoeningen laten zien. Het is tot heden nog niet toegepast in klassieke
galactosemie. Er wordt gekozen voor transcraniële wisselstroomstimulatie, omdat
deze methode in staat is om de neuronale trillingen gedurende een langere tijd
te beïnvloeden terwijl de deelnemers opdrachten uitvoeren, vergeleken met TMS
en tDCS.
We vergelijken de neuronale trillingen en efficiëntie van transcraniële
wisselstroomstimulatie van volwassen patiënten met klassieke galactosemie met
gezonde deelnemers. 25 deelnemers per groep ondergaan 3 sessies; twee met echte
stimulatie en 1 met een placebo stimulatie. Deze placebo stimulatie wordt
gebruikt om de effectiviteit van de echte stimulatie en van de placebo
stimulatie te beoordelen. Iedere sessie bestaat uit drie elementen, die
aangeduid worden als voorafgaand, tijdens en na de stimulatie. Voorafgaand aan
de sessie, wordt het gedrag (snelheid en nauwkeurigheid) gekwantificeerd en
wordt een EEG (elektro-encefalografie) profiel per individu afgenomen. Kijkend
naar het gedrag, wordt de reactietijd en nauwkeurigheid voor de geselecteerde
taalopdracht gemeten. Kijkend naar de neuronale trillingen, wordt het EEG
profiel tijdens rust en tijdens het uitvoeren van de opdracht gemeten. Voor
ieder individu wordt het verkregen EEG profiel omgezet in frequentiebanden en
vergelijken we het spectrum aan frequenties van de patiëntengroep met de
gezonde deelnemers. Deze procedure staat ons toe om **relevante frequenties**
te definiëren. Frequenties worden gedefinieerd als **relevant** als hun power
duidelijk verschilt tussen de patiënten met klassieke galactosemie en de
controles of als ze duidelijk veranderen tijdens een actieve opdracht. Tijdens
de hersenstimulatie, voeren de deelnemers dezelfde opdracht uit als voorafgaand
aan de stimulatie terwijl ze tegelijkertijd gestimuleerd worden met
transcraniële wisselstroomstimulatie of met de placebostimulatie in de
relevante frequentie, waarbij hun gedrag beoordeeld wordt. De transcraniële
wisselstroomstimulatie zou de corticale trillingen dusdanig positief moeten
beïnvloeden dat het zou kunnen leiden tot gedragsverbeteringen. Na afloop van
de hersenstimulatie, wordt het gedrag en het EEG profiel opnieuw
gekwantificeerd direct na de stimulatie, zowel tijdens de rust als actieve
fase.
Om te onderzoeken of individuele stimulatie resulteert in verbetering van
gedrag, analyseren we gedrag dat geïnduceerd is met transcraniële
wisselstroomstimulatie voorafgaand, tijdens en achteraf aan de hersenstimulatie
binnen de studiegroep en met een controlegroep. Daarnaast kwantificeren we ook
de pre- en post veranderingen in EEG frequenties binnen de studiegroep en met
een controlegroep. Daarnaast proberen we een correlatie te vinden tussen het
gedrag en de EEG-veranderingen. De *proof of concept study* draagt bij aan het
verkrijgen van inzicht in de neuronale trillingen in klassieke galactosemie en
in transcraniële wisselstroomstimulatie als behandeling. Het voorgestelde
onderzoek vereist en verzorgt interdisciplinaire expertise van medisch en
cognitieve neurowetenschap.

Hoofddoel
Wij dragen een *proof of concept study* voor om niet-invasieve
hersenstimulatie, specifiek transcraniële wisselstroomstimulatie, voor het
eerst bij volwassen patiënten met klassieke galactosemie toe te passen met als
doel om stimulerende protocols te vinden die hun motorische vaardigheden en
taalvaardigheden verbeteren door hun neuronale trillingen positief te
beïnvloeden. Hierbij hypothetiseren we dat het toedienen van transcraniële
wisselstroomstimulatie individuele neuronale trillingen dusdanig kan
beïnvloeden dat het leidt tot verbeteringen in de taalvaardigheden en
motorische vaardigheden.

Secundaire doelen
1) Het visualiseren van groeps- en individuele neuronale trillingen van
patiënten met klassieke galactosemie en deze profielen vergelijken met die van
gezonde deelnemers. Hopelijk kan dit ons meer inzicht geven in de impact van
klassieke galactosemie op de hersenfunctie en het verwerken van informatie
2) Het toedienen van deze individuele frequenties met transcraniële
wisselstroomstimulatie om de relevante neuronale trillingen te verkrijgen.
Daarnaast dienen we in een aparte sessie een placebo stimulatie toe om de
placebo-effecten te testen.
3) Het vergelijken van de EEG-profielen en het gedrag voorafgaand en na afloop
van de stimulatie om het effect en de efficiëntie van transcraniële
wisselstroomstimulatie in klassieke galactosemie te kwantificeren.

De studie bestaat uit 'mixed design' met patiënten met klassieke galactosemie
en met gezonde deelnemers. Deze gezonde deelnemers worden gematched in leeftijd
en geslacht. Alle deelnemers ondergaan 3 sessies met twee echte
hersenstimulatie en 1 sessie met een placebo stimulatie. De patiëntengroep
ondergaat vooraf aan de stimulerende sessies nog een andere sessie, waarin
neuropsychologische testen afgenomen worden.

De interventie bestaat uit transcraniële wisselstroomstimulatie met beta- en theta-frequenties om hopelijk de motorische en taalproblemen bij patiënten met klassieke galactosemie te verminderen.

Transcraniële wisselstroomstimulatie is een vorm van niet-invasieve
hersenstimulatie, die gepaard gaat met weinig bijwerkingen en lasten. Milde
bijwerkingen bestaan uit hoofdpijn, vermoeidheid en een prikkend gevoel tijdens
de transcraniële wisselstroomstimulatie. Patiënten worden gestimuleerd met een
echte en placebo stimulatie en voeren een taalopdracht uit.
We verwachten dat de belasting van deelname aan het onderzoek laag is, omdat
een EEG-meting en de transcraniële wisselstroomstimulatie gepaard gaat met een
klein risico op bijwerkingen. Daarnaast ontvangen ze tijdens de sessies goede
begeleiding.
Tijdens de sessies zal er gebruik gemaakt worden van een gel, zodat de
elektrodes aan de schedel bevestigd kunnen worden. Na de sessie krijgt de
deelnemer dan ook de mogelijkheid om zijn haren te wassen. Bovendien is het
enige verschil tussen de patiënten- en controlegroep dat de patiënten vooraf
gescreend worden met neuropsychologische testen. Echter, er is geen verschil in
lasten tussen beide groepen aanwezig, omdat de interventie hetzelfde is.
Persoonlijke voordelen worden niet verwacht, maar de studieresultaten kunnen
bijdrage aan eventuele potentiële behandelingsopties in klassieke galactosemie
voor motorische problemen en taalproblemen.