Wat is het therapeutische mechanisme achter diepe hersenstimulatie?

Er zijn honderdduizenden mensen gebaat bij een behandeling met diepe hersenstimulatie. Maar hoe werkt dit nou precies? Een nieuwe studie van het Nederlands Herseninstituut schijnt nieuw licht op dit vraagstuk.

Diepe hersenstimulatie (DBS) wordt al tientallen jaren ingezet als therapie voor neurologische aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson. Meer recentelijk heeft het ook aandacht gekregen als behandeling voor psychiatrische stoornissen. Patiënten die lijden aan verschillende aandoeningen zoals depressie en obsessief-compulsieve stoornis (OCS) kunnen geholpen worden met DBS als alle traditionele behandelingspogingen niet werken. Hoewel het effectief blijkt te zijn, blijven de mechanismen die ten grondslag liggen aan het therapeutische effect onduidelijk.

Bij DBS worden permanente elektroden operatief in het brein geplaatst om hiermee heel specifiek bepaalde hersengebieden te stimuleren. Bij OCS-patiënten is de capsula interna, een witte stofbaan die de hersenschors verbindt met diepere hersengebieden, vaak het doelwit. Na implantatie van de elektrodes worden de patiënten gemonitord om de door DBS veroorzaakte veranderingen in hun symptomen te onderzoeken: telkens wanneer de patiënten binnen enkele weken geen vermindering van de symptomen ervaren, worden de DBS-condities gewijzigd en worden de symptomen opnieuw geëvalueerd. Dit proces van optimaliseren kan maanden en in sommige gevallen zelfs langer dan een jaar duren. En helaas reageren sommige patiënten helemaal niet op de DBS-behandeling. Om de therapie te verbeteren, is de grote vraag: wat doet DBS precies met de hersenen?

Muismodel voor OCS

Om meer inzicht te krijgen in het werkingsmechanisme van DBS hebben Bastijn van den Boom en zijn collega’s, onder leiding van Dr. Ingo Willuhn, gekeken naar neuronale activiteit in een muismodel voor OCS. De compulsieve aard van overmatig wassen in dit muismodel vertoont overeenkomsten met de dwangmatige handelingen die bij OCS-patiënten worden waargenomen. Door de hersenactiviteit in corticale en striatale gebieden (die verondersteld worden betrokken te zijn bij dwangmatig gedrag) te analyseren, ontdekten ze verschillende mechanismen die waarschijnlijk aan de therapeutische effecten van DBS ten grondslag liggen.

In tegenstelling tot wat veel mensen denken, veroorzaakt DBS geen “omkeerbare schade” aan de hersenen, maar verandert het de manier waarop de hersenen als geheel werken. Deze veranderingen treden alleen op bij muizen die wakker zijn, wat suggereert dat ze de activiteit van de hele hersenen nodig hebben en niet alleen van het specifieke gebied dat wordt gestimuleerd. Bovendien hebben de onderzoekers ontdekt dat een bepaald deel van de hersenen, de mediale orbitofrontale cortex, een belangrijke rol speelt bij het onderdrukken van dwangmatig gedrag. Ze hebben dit aangetoond door specifieke, optogenetische stimulatie van dat hersengebied te gebruiken, wat vergelijkbare effecten had als DBS.

Alternatieve techniek

Bastijn van den Boom: ‘Een van de redenen waarom DBS moeilijk te bestuderen is, is dat hersencellen middels elektriciteit communiceren en DBS constant elektriciteit toevoegt. Veel technieken, zoals elektrofysiologische metingen, berusten op het meten van deze elektrische activiteit en dat zit elkaar in de weg. We hebben dit probleem omzeild door gebruik te maken van een alternatieve techniek die licht gebruikt om neurale activiteit af te leiden, genaamd calcium imaging. Met behulp van minuscule op het hoofd gemonteerde microscopen bij vrij bewegende muizen konden we de effecten van DBS onderzoeken.’

Deze nieuwe resultaten werpen licht op hoe DBS werkt en leiden tot nieuwe vragen over de effecten van DBS bij verschillende psychische aandoeningen. De locatie van de DBS-elektrodes zou bijvoorbeeld een belangrijke rol kunnen spelen. Afhankelijk van het ziekenhuis worden bij mensen met OCS de elektrodes in verschillende hersengebieden geïmplanteerd, waaronder de capsula interna, ventrale striatum of subthalamische nucleus. Het is opvallend dat DBS in al deze hersengebieden vergelijkbare klinische effecten lijkt te hebben. Dit roept de vraag op of deze gebieden hetzelfde mechanisme delen of dat ze dwangmatig gedrag op unieke manieren onderdrukken.

Daarnaast zou het kunnen dat de brede effecten van DBS op de hersenen nuttig kunnen zijn bij verschillende psychische aandoeningen. De antwoorden op deze vragen zullen ons helpen om beter te begrijpen hoe DBS werkt als behandeling en kan hopelijk in de toekomst leiden tot verbeterde behandelingen voor mensen met psychische aandoeningen.

Bron: Nature Communications