De studie van het functionele hersennetwerk bij de ziekte van Parkinson: begrijpen en voorspellen van cognitieve achteruitgang | parkinson-vereniging.nl

A A
Meer

De studie van het functionele hersennetwerk bij de ziekte van Parkinson: begrijpen en voorspellen van cognitieve achteruitgang

De studie van het functionele hersennetwerk bij de ziekte van Parkinson: begrijpen en voorspellen van cognitieve achteruitgang

De ziekte van Parkinson is een chronische hersenziekte die gekenmerkt wordt door het optreden van zowel motorische als niet-motorische stoornissen. De karakteristieke motorische verschijnselen zijn beven, traagheid, stijfheid en balansproblemen. Tot de niet-motorische verschijnselen van de ziekte behoren stoornissen van het reukvermogen, autonome disfunctie, depressie, slaapproblemen, cognitieve stoornissen en dementie.

Het doel van het onderzoek dat beschreven wordt in dit proefschrift was het verkrijgen van meer inzicht in de processen die ten grondslag liggen aan cognitieve achteruitgang en de ontwikkeling van dementie bij patiënten met de ziekte van Parkinson. Hiertoe zijn verschillende aspecten van het functionele hersennetwerk bij patiënten met de ziekte van Parkinson en gezonde vrijwilligers longitudinaal onderzocht met behulp van magneto-encefalografie (MEG) en functionele MRI (fMRI) (zie kader). Daarbij is geprobeerd om een verband te leggen tussen de met MEG en fMRI gemeten veranderingen in hersenactiviteit en tekenen van klinische ziekteprogressie, in het bijzonder  cognitieve achteruitgang, en tevens om voorspellers te vinden voor de ontwikkeling van een Parkinson dementie.

MEG staat voor magneto-encefalografie. Bij deze techniek wordt de magnetische activiteit afkomstig van de hersenen uitwendig gemeten. Dit gebeurt met behulp van zeer gevoelige sensoren, die zich in een helm bevinden die over het hoofd wordt geplaatst.

MRI staat voor magnetic resonance imaging. Dankzij deze techniek kan met behulp van een sterk magnetisch veld zowel de hersenstructuur als de hersenactiviteit zichtbaar gemaakt worden.

Alle onderzoeken die beschreven worden in dit proefschrift zijn verricht in een cohort van patiënten met de ziekte van Parkinson en gezonde vrijwilligers die longitudinaal gevolgd zijn over een tijdsbestek van zeven jaar. Aan het begin van de studie zijn 70 niet-demente Parkinson patiënten en 21 gezonde vrijwilligers geïncludeerd. Zij ondergingen herhaalde evaluaties van motorisch en cognitief functioneren, MEG registraties en structurele MRI metingen: aan het begin van de studie, na vier jaar en na zeven jaar.

De hersenen zijn een geïntegreerd netwerk van structureel en functioneel verbonden gebieden. Binnen dit netwerk kunnen diverse aspecten van hersenactiviteit worden bestudeerd met specifieke signaalanalysemethoden. De drie aspecten van hersenactiviteit die in dit proefschrift aan de orde komen, zijn 1) de synchronie van lokale hersenactiviteit, 2) functionele verbindingen (connectiviteit) tussen hersengebieden, en 3) de organisatiestructuur van het functionele hersennetwerk als geheel.

Lokale hersenactiviteit

De eerste studie die wordt beschreven in het proefschrift is een longitudinale studie waarbij met behulp van MEG naar veranderingen in lokale hersenactiviteit bij initieel niet-demente patiënten met de ziekte van Parkinson in relatie tot klinische (motorische en cognitieve) achteruitgang. We onderzochten veranderingen in de piekfrequentie en de sterkte van de hersenactiviteit in verschillende frequentiebanden bij 49 Parkinson patiënten en 14 gezonde vrijwilligers over een tijdsinterval van vier jaar. Bij de patiënten met de ziekte van Parkinson was er een wijdverspreide, progressieve vertraging van hersenactiviteit zichtbaar, naast een verlaging van de piekfrequentie, onafhankelijk van een verouderingseffect.  De vertraging van de hersenactiviteit had een sterke relatie in de tijd met de cognitieve achteruitgang en zou derhalve gezien kunnen worden als een potentiële vroege marker voor de ontwikkeling van een Parkinson dementie.

Functionele verbindingen tussen hersengebieden

In de tweede longitudinale MEG studie uit dit proefschrift hebben we veranderingen in functionele verbindingen (connectiviteit) tussen hersengebieden geanalyseerd in relatie tot klinische maten van ziekteprogressie bij patiënten met de ziekte van Parkinson. Bij dit onderzoek hebben we gebruik gemaakt van een recent ontwikkelde analysemethode, die over de schedel gemeten hersenactiviteit terug kan brengen naar de bron van de activiteit in de hersenschors, om de functionele connectiviteit te bestuderen van individuele hersengebieden. De resultaten van de studie lieten een verandering in functionele connectiviteit van temporale hersengebieden met de rest van de hersenen zien in nog onbehandelde Parkinson patiënten in een vroeg stadium van ziekte (n = 12)  in vergelijking tot gezonde vrijwilligers (n = 14). Longitudinale analyses over een tijdsinterval van 4 jaar bij de volledige groep patiënten (n = 43) wezen op een omkering van de vroeg optredende toename van functionele connectiviteit in de lage alfa-band in de temporaalkwab, met daarbij een progressieve afname van functionele connectiviteit in de hoge alfa-band in meerdere hersengebieden. Deze longitudinale veranderingen in functionele connectiviteit bleken geassocieerd met zowel motorische als cognitieve achteruitgang, en zijn daarom veelbelovend als potentiële marker van ziekteprogressie. Daarnaast zouden zij ook een voorspellende waarde voor klinische achteruitgang kunnen hebben.

Vervolgens hebben wij een derde studie verricht waarin met behulp van fMRI longitudinaal gekeken is naar veranderingen in functionele connectiviteit in relatie tot cognitieve achteruitgang bij patiënten met de ziekte van Parkinson. In deze studie hebben we allereerst bij 55 Parkinson patiënten en 15 gezonde vrijwilligers cross-sectioneel gekeken naar de gemiddelde functionele connectiviteit van de hersenen als geheel en naar de functionele connectiviteit van individuele hersengebieden met de rest van de hersenen. Na een periode van drie jaar zijn bij 36 patiënten en 12 controles de fMRI metingen herhaald om longitudinale veranderingen in functionele connectiviteit te analyseren en te relateren aan cognitieve en motorische veranderingen. In deze studie vonden we wijdverspreide afnames in functionele connectiviteit bij Parkinson patiënten in vergelijking met gezonde vrijwilligers. Deze veranderingen bleken onafhankelijk te zijn van de effecten van veroudering en het meest uitgesproken in de posterieure hersengebieden. Bovendien vertoonden de veranderingen een duidelijke samenhang met klinische maten van ziekteprogressie, in het bijzonder cognitieve achteruitgang. De resultaten van deze fMRI studie bevestigen de veronderstelde rol van afnames in functionele connectiviteit bij cognitieve achteruitgang en de ontwikkeling van dementie bij patiënten met de ziekte van Parkinson.  

Organisatiestructuur van het functionele netwerk

In een vierde studie binnen dit proefschrift hebben we de organisatiestructuur van het functionele hersennetwerk bij de ziekte van Parkinson nader onderzocht. In dit onderzoek hebben we het functionele hersennetwerk van 43 Parkinson patiënten en 14 gezonde vrijwilligers bestudeerd met behulp van zowel een graaf theoretische analyse als een nieuwe analysemethode (‘minimum spanning tree’). In een cross-sectionele analyse bleek in het hersennetwerk van nog onbehandelde Parkinson patiënten in een vroeg stadium van ziekte (n = 12) sprake van een verminderde lokale clustering bij gelijkblijvende pad lengte in vergelijking met gezonde vrijwilligers (n = 14). Een longitudinale analyse over een periode van vier jaar in de gehele groep Parkinsonpatiënten liet een verdergaande afname in lokale clustering zien, met nu ook een afname van de pad lengte. De ‘minimum spanning tree’ analyse, tenslotte, wees op een gedecentraliseerde en minder geïntegreerde hersennetwerkconfiguratie bij nog onbehandelde Parkinson patiënten in een vroeg ziektestadium; ook deze veranderingen waren progressief over de tijd. Bovendien waren de longitudinale veranderingen zoals geïdentificeerd met beide analysemethoden geassocieerd met een achtergang van zowel motorische als cognitieve functie in de patiëntengroep. De resultaten van deze studie wijzen erop dat een afname van lokale integratie en netwerkdecentralisatie vroege kenmerken van de ziekte van Parkinson zijn. Deze veranderingen nemen toe in de loop van de ziekte waarbij ook de globale efficiëntie van het functionele hersennetwerk afneemt. De veranderingen in de netwerkorganisatie hangen sterk samen met zowel motorische als cognitieve achteruitgang, en zijn daarom veelbelovende markers van ziekteprogressie bij patiënten met de ziekte van Parkinson.

Voorspelling van dementie bij de ziekte van Parkinson

In de laatste studie die beschreven wordt in dit proefschrift is de voorspellende waarde van vertraging van hersenactiviteit voor het ontstaan van dementie bij patiënten met de ziekte van Parkinson onderzocht.  In een groep van 63 aanvankelijk niet-demente Parkinson patiënten is het risico op conversie naar dementie berekend over een periode van zeven jaar op basis van zowel neurofysiologische als neuropsychologische maten, in afzonderlijke en gecombineerde analyses. In het beloop van de studie ontwikkelden 19 patiënten (30.2%) een Parkinson dementie. Zowel de neuropsychologische testresultaten als de mate van vertraging van hersenactiviteit afgeleid uit MEG registraties aan het begin van de studie bleken voorspellend voor de conversie naar dementie. Wanneer de neuropsychologische en neurofysiologische maten gecombineerd werden, nam de voorspellende waarde voor de ontwikkeling van dementie verder toe.  Het grootste risico op dementie hadden patiënten die aan het begin van de studie weinig snelle (beta) hersenactiviteit hadden en bovendien slecht presteerden op een uitvoerende (executieve) werkgeheugentaak. De resultaten van dit onderzoek suggereren dat een combinatie van neurofysiologische en neuropsychologische maten een grote voorspellende waarde heeft voor het ontwikkelen van dementie bij patiënten met de ziekte van Parkinson. Deze mogelijkheid tot risicoprofilering kan bijdragen aan een meer betrouwbare individuele prognosestelling in de dagelijkse patiëntenzorg, alsmede aan de toekomstige ontwikkeling van nieuwe behandelingsmogelijkheden van Parkinson dementie.

Conclusies

Veranderingen in lokale hersenactiviteit, functionele connectiviteit en de organisatiestructuur van het functionele hersennetwerk zijn al aanwezig in nog onbehandelende Parkinson patiënten in een vroeg ziektestadium en ontwikkelen zich verder met het voortschrijden van de ziekte, vooral in samenhang met achteruitgang op cognitief gebied. De sterke relatie met klinische achteruitgang impliceert dat de onderzochte netwerkkarakteristieken dienst zouden kunnen doen als surrogaat markers van ziekteprogressie bij patiënten met de ziekte van Parkinson. Dergelijke markers zouden een rol kunnen spelen bij het monitoren van ziekteprogressie en het objectief meten van de effecten van nieuwe behandelingen.

Een andere belangrijke conclusie die uit dit proefschrift getrokken kan worden is dat vertraging van hersenactiviteit bij niet-demente Parkinson patiënten al in een vroeg stadium de toekomstige ontwikkeling van dementie kan voorspellen. Samen met de reeds bestaande neuropsychologische maten, kunnen neurofysiologische markers die de vertraging van hersenactiviteit weerspiegelen, bijdragen aan een betere identificatie van patiënten met een hoog risico op de ontwikkeling van een Parkinson dementie. De identificatie van hoog- en laag-risico patiënten kan op de langere termijn een belangrijke bijdrage leveren aan de ontwikkeling en evaluatie van nieuwe behandelingsmogelijkheden voor dementie bij de ziekte van Parkinson.  Op de korte termijn kan de identificatie van hoog-risico patiënten bijdragen aan het verschaffen van betere prognostische informatie aan patiënten en hun naasten. Hierdoor kunnen dementie-gerelateerde problemen, zoals depressie en psychose eerder herkend en behandeld worden, en hebben patiënten en hun naasten betere mogelijkheden voor hun persoonlijke toekomstplanning.


Op het gebruik van deze website zijn de gebruiksvoorwaarden van toepassing.
Door het gebruik van de website of het forum gaat u akkoord met de toepasselijkheid van deze voorwaarden. 
Privacy- en cookiepolicy | Opzeggen lidmaatschap