Diepe hersenstimulatie als behandeling voor epilepsie: multifocale versus unifocale stimulatie

Multifocale diepe hersenstimulatie: een stapje verder in de strijd tegen epilepsie?

Misschien heb jij het al meegemaakt. Je bent op school, op het werk of in de winkel en plots valt er iemand neer en begint te stuipen. Deze persoon lijdt dan hoogstwaarschijnlijk aan epilepsie. Bij deze chronische aandoening worden epileptische aanvallen veroorzaakt door abnormale elektrische ontladingen in de hersenen. Wereldwijd lijden meer dan 50 miljoen personen hieraan. Niet enkel deze aanvallen, maar voornamelijk de sociale beperkingen die aan deze ziekte verbonden zijn, maken het leven met deze ziekte zwaar. Autorijden en alcohol drinken is verboden, begeleiding bij het zwemmen en fietsen is een must en ondanks het nemen van medicatie blijft de kans op een aanval steeds aanwezig.

Patiënten die aan epilepsie lijden, worden in eerste instantie behandeld met anti-epileptische medicatie. Ondanks de frequent voorkomende bijwerkingen kan deze medicatie bij een groot deel van de patiënten epileptische aanvallen onderdrukken. Toch kan 30% van de patiënten niet geholpen worden op deze manier. Deze patiënten noemt men refractair. Dit betekent dat de conventionele therapieën bij hen niet werkt. Voor hen is het dus noodzakelijk alternatieve behandelingen te zoeken. Zo een alternatief is diepe hersenstimulatie.

Diepe hersenstimulatie is een experimentele behandeling waarbij een elektrode in een hersenstructuur wordt geplaatst. De gekozen structuur speelt een rol in het optreden van epileptische aanvallen. Deze elektrode wordt verbonden met een pulsgenerator. De pulsgenerator stuurt elektrische stroom, met bepaalde ingestelde parameters, via de elektrode naar de hersenstructuur. Deze stroom blijkt het ontstaan van epileptische aanvallen tegen te houden en zou een deel van de refractaire patiënten kunnen helpen. Het gaat hier om patiënten met een partiële vorm van epilepsie. Dit wil zeggen dat de oorsprong van de epileptische aanvallen zich bevindt in een bepaalde, welomlijnde zone in de hersenen. De meest voorkomende partiële vorm van epilepsie bij volwassenen is mediale temporale kwab epilepsie. De temporale kwabben zijn gelegen aan de zijkanten van de hersenen, ongeveer net boven de oren en bevatten een aantal structuren die een belangrijke rol spelen in het geheugen. Bij deze vorm van epilepsie bevindt de oorsprong zich vaak in de hippocampus.

In het onderzoek naar het gebruik van diepe hersenstimulatie bij epilepsie zijn er een aantal grote vragen die nog niet beantwoord zijn. Hoe werkt diepe hersenstimulatie? Wat doet het exact in de hersenen waardoor epileptische aanvallen worden tegengehouden? Welke stimulatieparameters gebruiken we het best en welke hersenstructuur wordt het best als doelwitstructuur gebruikt? De antwoorden op deze vragen kunnen ons helpen een beter inzicht te krijgen waarom deze behandeling werkt bij een aantal patiënten, maar faalt bij andere. Zo zou het ook mogelijk worden te voorspellen bij welke patiënten diepe hersenstimulatie een oplossing kan bieden of kan deze therapie zelfs geïndividualiseerd worden. In dit onderzoek wordt hierop verder gewerkt.

Eerder werden reeds een aantal factoren voorgesteld die een belangrijke rol zouden kunnen spelen in het al dan niet succesvol zijn van diepe hersenstimulatie. Een eerste factor is het volume hersenweefsel dat wordt gestimuleerd. Hoe groter het gestimuleerde volume, hoe sterker het aanvalsonderdrukkende effect zou zijn. Daarnaast zou het creëren van asynchroniteit in het vuren van de hersenzenuwen ook een grote rol spelen. Epileptische aanvallen treden namelijk op door het abnormaal, synchroon afvuren van een groep zenuwen in de hersenen. Een asynchroniteit kan dus aan de basis liggen van het aanvalsonderdrukkende effect. Op basis van deze twee gesuggereerde factoren kon in dit onderzoek een nieuwe stimulatieparameter worden opgesteld, namelijk multifocale stimulatie, het stimuleren van meerdere doelwitten.

Om deze stimulatieparameter te onderzoeken werd gebruik gemaakt van een proefdiermodel voor mediale temporale kwab epilepsie. Bij deze vorm van epilepsie is de hippocampus vaak de oorsprong van de epileptische aanvallen. Eerder onderzoek toonde drie functioneel en neurofysiologisch verschillende zones aan binnen in de hippocampus. Twee van deze zones werden daarom in dit onderzoek als doelwit gekozen: de dorsale zone (aan de rugzijde) en de ventrale zone (aan de buikzijde). Deze structuren werden continu samen, maar asynchroon van elkaar gestimuleerd. Nadien werd de aanvalsfrequentie tijdens stimulatie vergeleken met de aanvalsfrequentie voor de start en na het einde van de behandeling. Zo kon worden nagegaan tot in hoeverre multifocale stimulatie een aanvalsonderdrukkend effect vertoont.

In dit onderzoek bleek multifocale stimulatie een daling in de aanvalsfrequentie van 99,75% te veroorzaken bij de proefdieren. Alle dieren leken op de therapie te reageren en 75% werd zelfs volledig aanvalsvrij. Na het stoppen van de stimulatie steeg de aanvalsfrequentie opnieuw naar dezelfde waarde als voor de start van de stimulatie. Dit wil zeggen dat multifocale stimulatie geen langdurig effect veroorzaakt maar enkel epileptische aanvallen kan onderdrukken op het moment dat de pulsgenerator aanstaat.

Daarnaast werden deze resultaten vergeleken met de resultaten in een gelijklopende proef waarbij dezelfde ratten unifocaal (ofwel enkel in de dorsale ofwel in de ventrale zone van de hippocampus) werden gestimuleerd. Al snel werd duidelijk dat de dieren waarbij unifocale stimulatie niet, of niet voldoende leek te helpen, wel zo goed als aanvalsvrij werden bij multifocale stimulatie.

Om dit sterker effect van multifocale stimulatie ten opzichte van unifocale stimulatie te verklaren, kan terug gegrepen worden naar de twee factoren die aan de basis liggen van het opstellen van deze stimulatieparameter. Zowel een groter gestimuleerd hersenvolume als het creëren van een sterkere asynchroniteit in de zenuwen kan aan de basis liggen van dit effect. In ieder geval kan het interessant zijn dit effect te bevestigen, bijwerkingen uit te sluiten en na te gaan of dezelfde resultaten verkregen kunnen worden bij patiënten. Zo zou multifocale stimulatie toch een nieuwe kans kunnen bieden aan refractaire patiënten voor wie unifocale stimulatie niet voldoet.