Radboud Universiteit Nijmegen


Tijdelijk hersenlam voor de wetenschap

Datum bericht: 16 september 2008

Een magnetisch veld kan dwars door de schedel onze hersenen plaatselijk aan- en uitzetten. Handig voor neuro-onderzoek. De techniek, Transcraniële Magnetische Stimulatie, bestaat al een poosje, maar wordt in combinatie met hersenscantechnieken steeds spannender. Het Nijmeegse Donders Instituut richt er een nieuw lab voor in; Anthony Barker, de uitvinder van de techniek, komt een lezing geven; Gijs van Elswijk promoveert.

Twee zenuwcellen tussen je brein en je handspier. Slechts twéé. Eén van de motorcortex, het bewegingscentrum op de hersenschors naar het ruggenmerg, één van daar naar de spieren. Het is dit efficiënt vormgegeven systeem dat het mogelijk maakt dat mensen (en andere apen) hun handen zo precies en doelbewust kunnen bewegen. Deze cellen vormen een apart aansturingsysteem, naast dat voor reflexen en automatische bewegingen zoals lopen. Lang werd gedacht dat die twee zenuwcellen slechts uitvoerders waren die pas in actie komen als de rest van het brein de beweging helemaal uitgedokterd had. Dat is niet zo, laat het proefschrift van Gijs van Elswijk zien.

Klassiek: één puls maakt één beweging
Om dat aan te tonen, gebruikte Van Elswijk een klassieke toepassing van TMS: een magneetpuls in het brein geven en dan kijken wat een spier vervolgens doet. 'Van huis uit ben ik cognitief psycholoog en dus heel goed bekend met al die gedragstestjes die laten zien dat je sneller beweegt als je je voorbereidt op het uitvoeren of timen van een beweging. Het was nooit zo goed duidelijk wat die snellere reactie nu veroorzaakt. Ik heb gemeten dat die twee zenuwcellen wel degelijk meedoen met het voorbereiden van de beweging: ze geleiden prikkels namelijk beter als je je voorbereidt.' Om dat aan te tonen, gebruikte Van Elswijk een 'magneetschok' vlak voor het moment dat de proefpersoon moest gaan bewegen. Het magneetveld door de schedel induceert een stroompje in het brein en dat stimuleert de zenuwcellen. Aan de grootte van de beweging van de spier kon Van Elswijk vervolgens zien hoe efficiënt deze stroom voortgedragen wordt door de zenuwbanen. Het bleek dat het magneetschokje een veel grotere spierbeweging veroorzaakte wanneer proefpersonen een beweging anticipeerden dan wanneer er geen beweging werd voorbereid.

Een spelletje met visjes die bij een van de bubbellijntjes een vijand moeten ontvluchten, zette de aandacht van de proefpersonen op scherp. Met een vingerbeweging sturen ze de vis omhoog. De kans dat de vis moet vluchten, is rechts, aan het eind van het aquarium, het grootst. Dan bleek de prikkelgeleiding van de bewegingszenuwen het sterkst.

Modern: meer pulsen maken blokkade
Naast zijn onderzoek was Van Elswijk intensief betrokken bij de inrichting van de tweede locatie van het Nijmeegse TMS-lab. Het bouwt voort op het bestaande lab op de afdeling klinische neurofysiologie van het UMC. Het nieuwe lab zit in het Donders Centre for Cognitive Neuroimaging zodat gebruik gemaakt kan worden van de geavanceerde scanners daar. Het lab is nu bijna klaar, net als de promotie van Van Elswijk. 24 september verdedigt hij zijn werk, de dag ervoor komt de uitvinder van TMS het feest luister bij zetten.

'We gaan hier TMS vooral gebruiken om tijdelijk hersendelen te verstoren. Je creëert zogenaamde 'virtuele laesies', breuken tussen hersendelen die na een tijdje weer verdwijnen. Zo kun je als het ware gecontroleerd patiëntengroepen simuleren - vroeger zat je als hersenonderzoeker altijd te wachten op mensen met een bijzondere afwijking, precies in het hersengebied waarvan de functie je interesseerde. Als we vijf minuten lang een treintje van TMS-pulsen geven, blijft een hersengebied vervolgens een half uur minder actief. In die tijd kun je een proefpersoon allerlei taken laten doen en zelfs in de scanner verder onderzoeken.'

Met deze moderne inzet van TMS wordt het mogelijk de hiërarchie van de activititeit van hersengebieden te bepalen. 'Als ik iemand in de fMRI-scanner een rekentaak laat doen, worden er verschillende gebieden actief. Het visuele systeem - want de proefpersoon ziet de sommen op het scherm, of visualiseert de oplossing. Het motorsysteem - want hij moet de oplossing intoetsen. En dan zijn er hersengebieden actief waarvan je vermoedt dat ze aan het rekenen zijn. Door die systematisch uit te schakelen en de proefpersoon opnieuw te laten rekenen, kun je zien of hij dan bijvoorbeeld meer fouten maakt. Zo kom je te weten welke hersengebieden cruciaal zijn voor bepaalde functies en welke niet.'

Een scherm van het computerprogramma waarin de onderzoekers MRI-beelden gebruiken om met de magneetspoel in 'real time' over de hersenpan te navigeren. Een scherm van het computerprogramma waarin de onderzoekers MRI-beelden gebruiken om met de magneetspoel in 'real time' over de hersenpan te navigeren. Zo kunnen zij de gebieden die ze in de MRI-experimenten hebt gevonden, verstoren om zo te testen of deze aan een bepaalde functie bijdragen.

Donderslezing
Het Nijmeegse hersenonderzoek is sinds 1 september samengebracht in één instituut met ongeveer vierhonderd medewerkers: het Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour. De dag voorafgaand aan de promotie van Van Elswijk geeft de uitvinder van de TMS-techniek, prof. Anthony T. Barker, daar de eerste Donderslezing. Barker gaat in op de ontwikkeling van de techniek en geeft een live demonstratie. Ook spreekt hij over zijn recente onderzoek naar de vermeende gevaren van magnetische velden uit bijvoorbeeld mobiele telefoons en zendmasten.

Is TMS zelf gevaarlijk? 'De korte blootstelling die wij geven, is absoluut onschadelijk en de effecten helemaal omkeerbaar', weet Van Elswijk. 'Hoe het met de toepassing van TMS als langdurige behandeling zit - zoals die nu wordt onderzocht bij onder andere depressie - dat is nog de vraag.'

Wetenschapsredactie
(024) 361 60 00