Het klinkt als iets van de makers van Star Trek, maar onderzoekers zien mogelijkheden ontstaan door het gebruik van diepe hersenstimulatie voor mensen met milde Alzheimer. En in een wereld waar medicijnen beschikbaar zijn, maar de voordelen beperkt zijn, is het van cruciaal belang om alternatieve therapieën te blijven ontwikkelen om Alzheimer te behandelen en te voorkomen.
Wat is Deep Brain Stimulation?
Deep Brain Stimulation (DBS) is een procedure waarbij elektroden in de hersenen worden geplaatst en geprogrammeerd om kleine elektrische pulsen af te geven om de hersenactiviteit te stimuleren.
DBS wordt al enkele jaren gebruikt voor mensen met de ziekte van Parkinson, met aanzienlijk succes bij het verminderen van tremoren en spiersamentrekkingen, evenals bij het verbeteren van de houding. Het wordt ook onderzocht om andere medische aandoeningen, zoals depressie en obsessief-compulsieve stoornis, te behandelen.
Hoe worden elektroden in de hersenen geplaatst?
Het korte antwoord: hersenoperatie. Om DBS mogelijk te maken, moeten er draden in de hersenen worden ingebracht. Met behulp van lokale anesthesie boort een neurochirurg gaten in de schedel van de patiënt en schuift draden voorzichtig in verschillende delen van de hersenen. (Lokale anesthesie, wanneer een patiënt wakker is maar een deel van het lichaam verdoofd is, kan worden gebruikt omdat de hersenen zelf geen pijn kunnen voelen.)
Een pacemaker-achtige machine wordt dan geïmplanteerd onder algemene anesthesie in de borst van de persoon waar het kan uiteindelijk 130 miniatuur elektrische impulsen per seconde leveren aan de draden en, bijgevolg, de hersenen. Bij de eerste implantatie is de stimulator uitgeschakeld; een paar dagen of weken na de operatie wordt de stimulator ingeschakeld en begint de elektrische impulsen aan de hersenen af te geven.
Als ze worden gebruikt om de ziekte van Alzheimer te behandelen, zijn deze draden meestal verbonden met de fornix in de hersenen. Volgens Johns Hopkins Medicine: "de fornix is een breinbaan die een rol speelt bij het brengen van informatie naar de hippocampus, het deel van de hersenen waar het leren begint en herinneringen worden gemaakt, en waar de vroegste symptomen van Alzheimer lijken op te duiken."
Hoe werkt Deep Brain Stimulation?
Er zijn verschillende theorieën over waarom het werkt, maar er is nog geen sluitend antwoord. Bij Parkinson wordt gedacht dat het het gebrekkige afvuren van de hersenen onderbreekt en verstoort.
In feite is het begrip van onderzoekers over DBS zo beperkt dat de mogelijkheid om het voor Alzheimer te gebruiken per ongeluk werd ontdekt toen DBS werd getest op een man die morbide obesitas had als een manier om zijn eetlust onder controle te houden. Terwijl ze hem testten met de plaatsing van de draad en elektrische impulsen, meldde hij een levendige herinnering. Toen ze de impulsen uitschakelden, ging het geheugen weg en toen ze de stimulator weer aanzetten, keerde het geheugen terug. Dit leidde tot het besef dat er misschien een manier is om het brein en de herinneringen die het vasthoudt te stimuleren.
Is het veilig?
DBS lijkt redelijk veilig te zijn. Hoewel de gedachte aan hersenoperatie heel riskant klinkt, zeggen experts dat deze procedure eigenlijk niet zo invasief is als het klinkt.
Er zijn altijd risico’s met hersenoperaties; echter, meer dan 100.000 mensen over de hele wereld met de ziekte van Parkinson hebben DBS ondergaan met minimale problemen. Risico’s zijn onder meer infectie, apparatuurstoring, beroerte, batterijstoring en beweging van de draad.
Onderzoek naar diepe hersenstimulatie en de ziekte van Alzheimer
Fase I onderzoek
In 2010 publiceerde het Annals of Neurology-onderzoek een klinische fase I-studie uitgevoerd in Canada met zes mensen met de diagnose vroege ziekte van Alzheimer. Ze hadden elk een diepe hersenstimulator die chirurgisch in hun hersenen was geïmplanteerd en die 12 maanden ononderbroken elektrische stimulatie doormaakten.
Het testen van hun cognitief functioneren op 6 en 12 maanden wees op een verbetering, of een minder dan verwachte daling in drie van de zes deelnemers.
Bovendien werden PET-scans gebruikt om het glucosemetabolisme van de hersenen te evalueren, wat het vermogen is van de hersenen om suikers af te breken voor hersenkoolstof en kan ook een indicator zijn van de activiteitsniveaus van neuronen in de hersenen. Mensen met Alzheimer vertonen doorgaans een afname van het glucosemetabolisme in de loop van de tijd, maar deze zes deelnemers aan het onderzoek vertoonden een toename die gedurende het onderzoek werd gehandhaafd. Interessant is dat het afnemende vermogen van de hersenen om suiker af te breken bij de ziekte van Alzheimer ertoe heeft geleid dat sommige onderzoekers Alzheimer "type 3 diabetes" hebben genoemd.
Fase II Onderzoek
In een fase II-onderzoek onder Johns Hopkins namen 42 patiënten van 45 tot 85 jaar deel aan DBS om hun ziekte van Alzheimer te richten. Ze ondergingen elk een DBS-operatie voor implantatie tussen 2012 en 2014. De helft van hen had hun stimulatoren na 2 weken aangezet en de helft van hen had het na 12 maanden aangezet. Dit was een dubbelblinde studie, omdat noch de artsen noch de patiënten wisten wanneer de stimulatoren werden geactiveerd.
Cognitie werd in deze studie beoordeeld door middel van meerdere tests, waaronder de ADAS-Cog 13. Het cerebrale glucosemetabolisme werd ook gemeten in verschillende delen van de hersenen.
De resultaten van deze studie waren interessant en niet noodzakelijkerwijs wat werd verwacht. Op 6 maanden na implantatie van de stimulator was het cerebrale glucosemetabolisme aanzienlijk toegenomen, maar die winsten werden niet opgelopen na 12 maanden. Bovendien werd een leeftijdsgerelateerd verschil in respons opgemerkt. De deelnemers die ouder waren dan 65 vertoonden verbeteringen in het cognitief functioneren en in het cerebrale glucosemetabolisme. Degenen die jonger waren dan 65 toonden geen significante verbeteringen in beide gebieden. De onderzoekers theoretiseerden dat dit effect mogelijk verband hield met de soms grotere achteruitgang van de hersenstructuur bij jongere mensen met Alzheimer (Alzheimer met vroege aanvang), in vergelijking met die met Alzheimer met late aanvang.
Samenvatting van DBS-effecten op de hersenen
De effecten van DBS op de ziekte van Alzheimer zijn bestudeerd via deze fase I en fase II klinische studies, maar informatie over hoe deze de hersenen beïnvloedt, is ook verzameld uit het gebruik in andere settings, waaronder ander onderzoek studies en bij de behandeling van de ziekte van Parkinson. De volgende effecten zijn gevonden:
Verbeterde algehele cognitie:Onderzoek naar DBS bij mensen met de ziekte van Alzheimer resulteerde in een verbeterde cognitie bij sommige deelnemers, gemeten aan de hand van meerdere neuropsychologische tests. Deze tests meten verschillende aspecten van hersenfuncties, waaronder geheugen, oriëntatie, woordherkenning en meer.
Verhoogd hippocampusvolume:Terwijl de hippocampus (een deel van de hersenen geassocieerd met geheugen) atrofieert met de aanwezigheid van veroudering en meer significant bij de ziekte van Alzheimer, is van DBS gevonden dat het het volume van de hippocampus verhoogt bij personen met de ziekte van Alzheimer. Het volume van de hippocampus is gecorreleerd aan het functioneren van het geheugen.
Verhoogd glucosemetabolisme in de hersenen:Zoals hierboven aangegeven, toonden enkele proefpersonen die DBS kregen een verbeterd glucosemetabolisme in meerdere delen van de hersenen.
Verhoogd volume van fornix en mammillaire lichaampjes:De fornix en mammillaire lichaampjes in de hersenen (die beide gerelateerd zijn aan het functioneren van het geheugen) hebben een toegenomen volume aangetoond na DBS bij mensen met de ziekte van Alzheimer.
Hogere acetylcholinegehalten:DBS is ook aangetoond in onderzoek om de afgifte van acetylcholine te activeren. Acetylcholine helpt bij het overbrengen van berichten van de ene zenuwcel naar de volgende in onze hersenen.
Verhoogd ruimtelijk geheugen:Na diepe hersenstimulatie aan de fornix van ratten, toonden ze een verbeterd ruimtelijk geheugen in hun vermogen om door een doolhof te navigeren. Hoewel dierstudies niet altijd worden overgedragen op mensen, bieden ze ons vaak inzichten in de veiligheid en effectiviteit van experimentele procedures.
Verminderde verbale vloeiendheid:Diepe hersenstimulatie wordt al jaren gebruikt bij mensen met Parkinson met significant positieve resultaten. Sommige onderzoeken hebben echter aangetoond dat verbale vloeiendheid bij sommige van deze personen is afgenomen. Terwijl velen met Parkinson het gevoel hebben dat dit risico het voordeel waard is dat diepe hersenstimulatie hen biedt. het kan niet zo gemakkelijk worden beschouwd als een zinvol risico bij mensen met de ziekte van Alzheimer.
Ethische overwegingen
Hoewel er meerdere studies bij mensen zijn uitgevoerd, pleiten sommige onderzoekers voor aanvullende en uitgebreide onderzoeken met DBS bij dieren voordat ze meer onderzoek met mensen gaan doen. Ze wijzen erop dat hoewel deelnemers aan DBS-onderzoek een aantal cognitieve verbeteringen hebben ervaren, er ook een paar anderen zijn geweest die in sommige cognitieve gebieden zijn afgenomen na diepe hersenstimulatie.
Deze onderzoekers benadrukken ook het feit dat er een gebrek aan begrip is over hoe diep hersenstimulatie werkt; Daarom bevelen ze aan dat meer informatie wordt verzameld voordat klinische proeven met mensen worden uitgebreid.
Een woord van heel dichtbij
Diepe hersenstimulatie is goed ingeburgerd als een geschikte behandeling voor de ziekte van Parkinson; er is echter meer onderzoek nodig om de voordelen ervan bij de ziekte van Alzheimer te onderscheiden. Het potentieel van DBS voor cognitieve verbetering is opwindend, vooral omdat we blijven worstelen om een effectieve behandeling voor Alzheimer te vinden.
