Rick Helmich is in opleiding tot neuroloog aan het UMC St. Radboud in Nijmegen. Op 24 mei 2011 heeft hij zijn proefschrift getiteld: "Cerebral reorganization in Parkinson's disease" verdedigd. Zijn promotieonderzoek is tot stand gekomen onder begeleiding van prof. Bas Bloem, hoogleraar bewegingsstoornissen in Nijmegen.

De ziekte van Parkinson is een neurologische ziekte waarbij zenuwcellen in een specifiek deel van de hersenen sterven. Deze cellen produceren dopamine, een stof die belangrijk is voor normaal functioneren van het hersengebied de basale ganglia. Dit resulteert in symptomen zoals tremor, traagheid, en stijfheid. In mijn promotieonderzoek heb ik onderzocht welke hersengebieden een rol spelen bij het ontstaan van die symptomen. Daarbij heb ik gekeken naar hersengebieden die door de ziekte minder goed functioneren, maar ook naar hersengebieden die juist een compenserende rol hebben. Omdat de ziekte van Parkinson zich langzaam ontwikkelt, en omdat niet alle hersengebieden in dezelfde mate worden aangetast, kunnen sommige hersengebieden functies overnemen van andere gebieden. Zo kan reorganisatie in het brein van Parkinson patiënten zowel goed als slecht zijn: bepaalde veranderingen leiden tot neurologische klachten, en andere veranderingen compenseren daarvoor. Om de reorganisatie in de hersenen van Parkinson patiënten te onderzoeken, heb ik gebruik gemaakt van hersenscans. Daarbij wordt de doorbloeding van de hersenen gemeten, terwijl een proefpersoon in de scanner een taak uitvoert. Zo kon ik onderzoeken welke hersengebieden betrokken zijn bij het uitvoeren van die taak, en hoe de activiteit in die hersengebieden verschilt tussen Parkinson patiënten en gezonde mensen.

Visuele compensatie tijdens ingebeelde bewegingen
Om te onderzoeken of Parkinson patiënten tijdens beweging andere hersengebieden inschakelen dan gezonde mensen, heb ik gebruik gemaakt van motorische verbeelding. Daarbij stellen mensen zich voor een beweging te maken, zonder deze daadwerkelijk uit te voeren. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat tijdens motorische verbeelding (deels) dezelfde hersengebieden actief zijn als tijdens echte bewegingen. Het voordeel van motorische verbeelding is dat het relatief gemakkelijk in de scanner te onderzoeken is. Ik heb Parkinson patiënten getest die alleen aan de rechter kant symptomen hadden (zie Figuur 1 C). Tijdens ingebeelde bewegingen met de aangedane (rechter) hand lieten deze patiënten verhoogde activiteit zien in hersengebieden die belangrijk zijn voor het verwerken van visuele informatie. Deze activiteit was niet te zien tijdens ingebeelde bewegingen met de niet-aangedane (linker) hand. Hoewel de hersenactiviteit verschillend was voor de aangedane en niet-aangedane hand, werd de ingebeelde beweging voor beide handen wel even snel en nauwkeurig uitgevoerd. Dit betekent dat Parkinson patiënten visuele informatie gebruiken om te compenseren voor problemen met bewegen. Omdat Parkinson patiënten de ingebeelde bewegingen op dezelfde manier uitvoerden als gezonde mensen, denken we dat deze compensatie een onbewust proces is. Dus zonder dat de patiënt het zelf doorheeft, worden in de hersenen extra gebieden actief om de opdracht (ingebeelde bewegingen maken) goed uit te kunnen voeren. De inzet van visuele gebieden zou ook een rol kunnen spelen bij sommige bewuste compensatiestrategieën, bijvoorbeeld het gebruik van visuele patronen (zoals strepen op de vloer) om beter te lopen. Op dit moment onderzoeken we of het stimuleren van die visuele hersengebieden (met magnetische stimulatie van de hersenen) een gunstig effect heeft op bewegen bij Parkinson patiënten. Dit onderzoek staat echter nog in de kinderschoenen, en het is nog maar de vraag of het ooit een behandeling zal worden.

Tremor
Tremor, ofwel het trillen van een arm of been in rust, komt maar bij 75% van de Parkinson patiënten voor en is één van de minst begrepen symptomen van de ziekte van Parkinson. Om te onderzoeken welke hersengebieden tremor produceren, heb ik Parkinson patiënten met en zonder tremor vergeleken. Patiënten met tremor hadden minder dopamine in een specifiek deel van de basale ganglia, namelijk het pallidum. Dit hersengebied werd bovendien kortdurend actief aan het begin van iedere tremor episode. De activiteit in andere hersengebieden (maar niet in de basale ganglia) was gerelateerd aan de mate van tremor: cerebellum, thalamus en motore schors waren actiever als de tremor heviger was. Dit resultaat suggereert dat tremor geproduceerd wordt door twee netwerken: de basale ganglia zetten de tremor aan (zoals een lichtschakelaar) en een ander netwerk bepaalt de mate van de tremor (zoals een dimmer). Het verklaart waarom diepe hersenstimulatie in zowel de thalamus als in de basale ganglia (zoals pallidum of STN) de tremor kan behandelen. Bovendien zou het tot nieuwe therapieën kunnen leiden, zoals diepe hersenstimulatie die alleen bij het begin van tremor episodes het pallidum (de tremor schakelaar) "uit zet".

Ik heb ook onderzocht of Parkinson patiënten met en zonder tremor verschillende hersengebieden gebruiken tijdens motorische verbeelding. Patiënten met tremor lieten meer activiteit zien in hersengebieden die prikkels uit het lichaam (gevoel) verwerken dan Parkinson patiënten zonder tremor. Dit zou kunnen verklaard kunnen worden doordat de tremor een hersengebied "bezet" houdt, dat normaal gesproken dit soort prikkels remt (de thalamus). Verrassend genoeg maakten Parkinson patiënten met tremor minder fouten dan Parkinson patiënten zonder tremor. Het lijkt er dus op dat tremor, hoewel een vervelend neurologisch symptoom, een positief effect zou kunnen hebben op het maken van bewegingen. Dit zou deels kunnen verklaren waarom Parkinson patiënten met tremor over het algemeen een betere klinische prognose hebben dan patiënten zonder tremor. Dopamine gebrek kan dus leiden tot een vervelend symptoom (tremor), dat op zijn beurt echter een compenserend effect kan hebben (trillende ledematen geven meer gevoelsinformatie door aan de hersenen).

De invloed van beloning
Het is bekend dat Parkinson patiënten problemen hebben met schakelen tussen bewegingen en tussen gedachten. Schakelen tussen bewegingen komt bijvoorbeeld voor als je op een groen stoplicht afrijdt dat ineen op oranje springt: je moet dan remmen in plaats van gas geven. Parkinson patiënten hebben moeite met schakelen omdat de achterste delen van de basale ganglia verminderd actief zijn. Ik vond echter ook dat andere delen van de hersenen juist een verhoogde activiteit lieten zien, in een poging het schakelen te ondersteunen. De kenmerkende traagheid van Parkinson patiënten verdween helemaal, als de patiënt een financiële beloning kreeg voor snel schakelen. Hersenscans lieten zien dat de financiële beloning het voorste deel van de basale ganglia activeert; dat is precies het deel, dat bij Parkinson patiënten het minst aangetast is. Het stimuleren van dit gebied kan echter ook verkeerd uitpakken. Bekend is dat dit bij sommige Parkinson patiënten tot een ernstige verslaving leidt, onder andere aan gokken en seks. Dit zag ik ook terug in mijn onderzoek: wanneer er geld verdiend kon worden met een snel antwoord, reageerden Parkinson patiënten impulsiever dan gezonde mensen, en maakten zij meer fouten. Met andere woorden: beloning heeft een gunstig effect op sommige hersenprocessen (snel schakelen), maar een nadelig effect op andere hersenprocessen (verhoogde impulsiviteit).

Conclusie
De hersenen van Parkinson patiënten reorganiseren zich door het tekort aan dopamine. Sommige vormen van reorganisatie kunnen leiden tot symptomen, zoals tremor of problemen met schakelen. Andere vormen van reorganisatie zijn compensatoir, zoals de effecten van belonende prikkels en visuele informatie. Soms kan compensatie echter leiden tot nadelige effecten, zoals verhoogde impulsiviteit. En soms kunnen symptomen (zoals tremor) leiden tot gunstige effecten op de hersenen. Het blijft dan ook de vraag, of het verstandig is dat soort compensatie te stimuleren. Dat zullen we in de toekomst onderzoeken.