Medical NeuroDelta: Ambulant Neuromonitoring for Prevention and Treatment of Brain Disease

Hersenaandoeningen zoals migraine en autisme hebben een rampzalige invloed op het leven van mensen. Het is lastig om hersenaandoeningen te bestuderen en daardoor ook moeilijk om te behandelen.

Migraine is een hersenaandoening die wordt gekenmerkt door herhaalde aanvallen van ernstige hoofdpijn. Migraine is moeilijk te onderzoeken bij patiënten, omdat het onmogelijk is te voorspellen wanneer een aanval toeslaat. Wanneer patiënten wordt gevraagd naar het ziekenhuis te gaan om hun hersenaandoening te laten onderzoeken, gebeurt het vaak dat men geen aanval krijgt. Dit gebeurt omdat de ziekenhuisomgeving anders is dan de natuurlijke omgeving van de patiënt. "Om de ziekte beter te begrijpen is het van belang de hersenactiviteit van de patiënt over een lange periode in hun thuisomgeving te meten, bij voorkeur met behulp van een niet-invasieve methode", zegt Arn van den Maagdenberg, hoogleraar moleculaire en functionele neurogenetica bij het LUMC.

Hetzelfde geldt voor autisme, een ontwikkelingsstoornis bij jonge kinderen. "Autisme wordt veroorzaakt door een verstoorde interactie tussen de grote en de kleine hersenen. Mensen met autisme hebben problemen met sociale interactie en vertonen herhaaldelijk gedrag. We hebben betere middelen nodig om te controleren hoe het brein zich bij autisme ontwikkelt," zegt Chris de Zeeuw, hoogleraar en hoofd van de afdeling neurowetenschappen aan het Erasmus MC.

Patiënten observeren in hun thuisomgeving

In dit Medical NeuroDelta-programma richten onderzoekers zich voornamelijk op autisme en migraine. Voor beide stoornissen is het belangrijk om patiënten in hun thuisomgeving te observeren om te begrijpen waarom de ziekte na verloop van tijd verslechtert, of hoe aanvallen beginnen. Een niet-invasieve methode kan leiden tot een langere periode waarin hersenactiviteit kan worden bestudeerd. Hierdoor kunnen artsen en wetenschappers buitengewoon waardevolle inzichten verkrijgen.

Draadloze neuromonitoring-systemen voor de lange termijn

Het Medical NeuroDelta-programma richt zich op de ontwikkeling van draadloze neuromonitoring-systemen om hersenactiviteit voor een lange termijn te registreren. Door het toepassen van bio-elektronica, acoustrodes en optrodes in combinatie met kunstmatige intelligentie en machine-learning, verbetert de diagnose en behandeling.

Het nieuwe systeem moet niet alleen de hersenactiviteit controleren, maar het moet ook de hersenactiviteit kunnen aanpassen. Vooruitgang in de ontwikkeling van light probes en ultrasound aan de TU Delft maken dit mogelijk. In Rotterdam (binnen CUBE) zijn de onderzoekers van Medical NeuroDelta al begonnen met het gebruik van ultrasound. De hoge frequenties worden gebruikt om de activiteit in grote delen van de hersenen te meten en lage frequenties om specifieke hersengebieden te stimuleren om de hersenactiviteit te corrigeren.

Volgens professor De Zeeuw zou ultrasound ook gebruikt kunnen worden om de hersenactiviteit gedurende de dag in de thuisomgeving te meten met een headset. Dit zou uniek zijn in de wereld. In vergelijking met MRI zou dit bijvoorbeeld veel gemakkelijker zijn; het is namelijk niet mogelijk om een ​​MRI-scanner in het huis van iedere patiënt te plaatsen.

Testen bij muizen

In het programma worden manieren om de hersenactiviteit te controleren en te moduleren eerst getest bij muizen. Deze testen worden in een later stadium doorontwikkeld voor klinische toepassingen voor de mens. Er wordt al autisme-onderzoek gedaan met muizen, maar deze experimenten worden uitgevoerd in niet-natuurlijke omgevingen.

"Als je onderzoek doet naar autisme met geïsoleerde muizen, hoe kun je dan de effecten van een interventie zien?" vraagt professor De Zeeuw zich af. In deze nieuwe studie maken onderzoekers gebruik van hun recent ontwikkelde FlashTrack-systeem. Hierin kunnen individuele muizen vrij bewegen, maar nog wel gemakkelijk in een groep worden geïdentificeerd. Met behulp van dit systeem kunnen verschillende muizen worden samengezet en gevolgd.

Samenwerking

In dit consortium werken het Erasmus MC, de TU Delft en het LUMC samen. Volgens professor Van den Maagdenberg is het Medical Delta-gebied klein genoeg om vaak bij elkaar op bezoek te gaan en groot genoeg en met voldoende verschillende expertise om zo echt vooruitgang te boeken.

In andere projecten binnen het algemene Medical Neurodelta-programma worden ook andere hersenziekten onderzocht, zoals epilepsie en hersendisfunctie bij zuigelingen. Dezelfde technologie kan worden toegepast om deze stoornissen te onderzoeken.