Een TomTom voor je hersenen

Een TomTom is ontzettend handig om niet te verdwalen. Bij hersenonderzoek kan een navigatiesysteem goed van pas komen om onderzoekers de weg te wijzen onder de schedel. In april 2010 kwam zo’n apparaat op de markt: de Neural Navigator (NeNa). Het is niet alleen bij onderzoek een veelbelovend hulpmiddel, maar ook bij de behandeling van psychiatrische aandoeningen zoals depressie.

door

Onderzoekers zijn altijd al erg geïnteresseerd geweest in de werking van hersenen. Er bestaan dan ook verschillende onderzoeksmethoden om hiernaar te kijken. Maar zonder navigatiesysteem is het moeilijk te bepalen waar bepaalde hersengebieden zich bevinden. Dit maakt onderzoek naar specifieke gebieden lastig. Daarom ontwikkelde Bas Neggers, onderzoeker bij het UMC Utrecht, in 2003 de Neural Navigator (NeNa). In april 2010 kwam zijn navigatiesysteem voor de hersenen officieel op de markt.

Verstopt onder de schedel

Buiten de schedel is het moeilijk te bepalen waar een bepaald hersengebied zich precies bevindt. Van ieder mens zien de hersenen er namelijk net een beetje anders uit, want niemand heeft precies een modelbrein. Dit geeft problemen bij wetenschappers en behandelaars die Transcraniële Magnetische Stimulatie (TMS) toepassen. Zij willen namelijk heel precies weten welk gebied van de hersenen ze beïnvloeden met TMS. Als er geen navigatiesysteem zoals de NeNa is en je niet door de schedel kunt kijken, is dat lastig.

Figuur_1_tms

Bas Neggers past magneetstimulatie (TMS) toe bij een proefpersoon. Het blauwe apparaat is de magneet en op het computerscherm is te zien welk deel van de hersenen beïnvloed wordt. De NeNa is in dit plaatje niet duidelijk te zien. Universiteit Utrecht

Stimuleren met magneten

TMS is een methode die onderzoekers veel gebruiken om de functie van hersengebieden te bepalen. Het is een veilige methode waarmee je processen in de hersenen (tijdelijk) kunt remmen of stimuleren door een magneet tegen de buitenkant van de schedel te houden. Door vervolgens te kijken naar verandering in gedrag na stimulatie of remming van een bepaald gebied, kan een onderzoeker bepalen bij welk type gedrag zo’n hersengebied betrokken is.

Al 15 jaar op zoek zonder NeNa

Al meer dan 15 jaar gebruiken onderzoekers TMS. Dat is dus al lang voordat de NeNa was uitgevonden. Hoe ging dat dan zonder navigatiesysteem?
Voordat de NeNa bestond, werd een modelbrein gebruikt om te bepalen waar een hersengebied zich onder de schedel bevond. Dat modelbrein was gebaseerd op een gemiddelde hersenstructuur. Natuurlijk geeft dat wel problemen, want elk brein ziet er toch net een beetje anders uit. Het was dan ook nooit zeker waar je precies stimuleerde. Zo konden onderzoekers alleen een schatting maken en waren de resultaten van onderzoek met TMS niet helemaal betrouwbaar. Op deze manier was het moeilijk om verschillende resultaten met elkaar te vergelijken.

Verder kan TMS ook dienen als behandelingsmethode voor psychiatrische aandoeningen zoals depressie en schizofrenie. Schizofrenie is een ziekte waarbij de patiënt de werkelijkheid anders beleeft. Hij kan bijvoorbeeld stemmen horen die er niet zijn, maar ook dingen zien en voelen die niet bestaan. Medicijnen die hiervoor op de markt zijn, werken niet bij alle patiënten.

Volgens Bas Neggers kan TMS een oplossing bieden. “Klinische tests met veel proefpersonen hebben al laten zien dat TMS in potentie een effectieve methode is om aandoeningen als schizofrenie en depressie te behandelen, wat nog beter werkt als men gebruik maakt van neuronavigatie”. Bij mensen met depressie of schizofrenie is er namelijk een afwijkende activiteit in bepaalde gebieden in de hersenen. Behandelaars kunnen TMS gebruiken om die hersenactiviteit aan te passen. Hierdoor kan het depressieve gevoel dat die mensen hebben verminderen en bij patiënten met schizofrenie nemen de ‘stemmen in het hoofd’ af.

Zo wijst NeNa de weg

De Neural Navigator (NeNa) helpt wetenschappers en behandelaars bij het richten van de TMS op het juiste hersengebied. Het is een apparaatje dat er uitziet als een soort pen. Maar voordat de NeNa kan helpen navigeren, moet de onderzoeker eerst een paar stappen doorlopen.

De eerste stap is het maken van een MRI scan. Een MRI scanner maakt foto’s van de hersenen. Dit gebeurt op zo’n manier dat er als het ware allemaal plakjes van de hersenen te zien zijn op de foto’s. De computer zet deze foto’s achter elkaar en maakt er een 3D beeld van. Dit 3D beeld is op de computer te zien en is precies gelijk aan de hersenen van de proefpersoon.

Figuur_2_nena_opstelling2

Computersoftware vertaalt de bewegingen van de NeNa over het hoofd van de proefpersoon naar de computer waar dezelfde bewegingen te zien zijn op de digitale afbeelding van het brein. neuralnavigator.com

Stap twee is het koppelen van de digitale afbeelding van het brein op de computer aan het echte brein van de proefpersoon. De onderzoeker houdt de NeNa eerst tegen de schedel bij de neus, oogleden en oren van de proefpersoon en meet waar deze zich precies bevinden ten opzichte van elkaar. Deze punten zijn ook te zien op het brein op het computerscherm. Zo kan de onderzoeker de afbeelding van het hoofd op de computer koppelen aan het echte hoofd van de deelnemer.

Een soort zendertje detecteert de positie en bewegingen van de NeNa. Het is verbonden met een apparaat dat die bewegingen naar de computer vertaalt. Wanneer nu de NeNa over de schedel beweegt, is precies diezelfde beweging te zien op het computerscherm. Daar kun je op millimeters nauwkeurig zien welk hersengebied zich op dat punt onder de schedel bevindt. Zo kan de onderzoeker zien waar hij de magneet voor TMS moet richten.

Nieuwe mogelijkheden

“NeNa is een instrument waarmee we TMS op een hoger en meer verfijnd plan hebben gebracht”, zegt Bas Neggers. Met de NeNa kunnen onderzoekers nauwkeuriger van specifieke hersengebieden bepalen voor welk type gedrag ze verantwoordelijk zijn. Ook is het makkelijker verschillende onderzoeksresultaten te vergelijken. Naast deze toepassingen van NeNa in het onderzoek kunnen ze TMS nu ook efficiënter gebruiken als behandelingsmethode voor psychiatrische aandoeningen. Dit kan dus grote voordelen hebben voor patiënten met bijvoorbeeld depressie of schizofrenie.

Lees verder