Evaluatie van nervus vagus stimulatie in het motor cortex model voor epilepsie

Elektrische stimulatie van een zenuw verandert de prikkelbaarheid van de hersenschors.

Als je even je ogen sluit en denkt aan epilepsie, wat is dan het eerste beeld dat je je voor de geest haalt? Waarschijnlijk zie je nu in je gedachten iemand die schuimbekkend, wild ligt te schokken op de grond. Dit beeld verklaart de herkomst van de term ‘vallende ziekte’ in de volksmond. Echter, niets is minder waar. Epilepsie kan zich op heel veel verschillende manieren uiten, van het muisstil voor zich uit staren tot de grote aanvallen waar de meeste mensen spontaan aan denken.Epilepsie is de tweede meest voorkomende neurologische aandoening die ongeveer 1 op 150 à 200 mensen treft. Er zijn heel wat onderliggende oorzaken voor epilepsie, waaronder hersentraumata (bv. door een verkeersongeval), hersentumoren en infecties en het kan dus iedereen overkomen. Bovendien is het een ziekte van alle tijden. Alexander de Grote, Napoleon en Julius Caesar leden eraan en ongetwijfeld ken jij ook iemand in je omgeving met epilepsie. Epilepsie wordt gekenmerkt door terugkerende, spontaan optredende aanvallen. Zo’n aanval is een stoornis in het gedrag en/of het bewustzijn en wordt veroorzaakt door een soort kortsluiting in de hersencellen of neuronen.Net als het uitzicht van de aanvallen en de oorzaken van epilepsie velerlei zijn, bestaan er ook meerdere verschillende behandelingen voor deze mysterieuze ziekte. De standaardbehandeling voor epilepsie is anti-epileptische medicatie, maar ongeveer 1/3de van de patiënten kan niet geholpen worden met deze pillen omdat ze te veel neveneffecten ervaren of niet aanvalsvrij worden. Deze patiënten lijden aan ‘refractaire’ of moeilijk te behandelen epilepsie. Voor een deel van deze patiënten kan epilepsiechirurgie (het wegnemen van het zieke deel van de hersenschors) een oplossing bieden, maar voor de overige patiënten zijn er dus alternatieve behandelingen nodig.Eén van die alternatieve behandelingen is nervus vagus stimulatie of kortweg NVS. Bij deze therapie wordt de linker vagus zenuw of de ‘nervus vagus’, elektrisch gestimuleerd door middel van geïmplanteerde elektrodes en een batterijtje ter hoogte van de nek. Hoewel wereldwijd al meer dan 50.000 epilepsiepatiënten werden behandeld met NVS, zijn er nog veel onopgeloste vragen over deze therapie. Zo weet men niet hoe NVS de epileptische aanvallen kan onderdrukken (het werkingsmechanisme) of welke patiënten kunnen geholpen worden met deze therapie. Slechts 1/3de van de behandelde patiënten heeft een halvering van het aantal aanvallen (dit zijn de ‘responders’). Ook de optimale stimulatieparameters (onder andere de stroomsterkte, de pulsduur en de frequentie) voor de therapie zijn niet gekend. Het vinden van deze optimale stimulatieparameters zou kunnen leiden tot het ontrafelen van het werkingsmechanisme van NVS en het identificeren van responders voor deze behandeling. De stimulatieparameters die vandaag de dag gebruikt worden, zijn louter en alleen gebaseerd op wat men denkt dat potentieel efficiënt en veilig is. In de praktijk betekent dit dat men de stroomsterkte opdrijft tot de patiënt geen aanvallen meer heeft, tot een maximale veilige stroomsterkte is bereikt, of tot op het punt waarop de patiënt teveel neveneffecten gaat ervaren (vb. een hese stem of keelpijn). Het doel van deze thesis was te onderzoeken of er een optimale sterkte van de elektrische stimulatiepuls bestaat voor NVS in het motor cortex stimulatiemodel. Dit proefdiermodel komt tot stand door ratjes te implanteren met elektrodes precies boven het deel van de hersenschors dat verantwoordelijk is voor het maken van bewegingen (de motorische cortex). Wanneer de onderzoeker dan elektrische stroom toedient aan de hersencellen van de rat via deze geïmplanteerde elektrodes, vertonen de dieren een beweging die overeenkomt met het geactiveerde deel van de hersenen. De hoeveelheid stroom die toegediend moet worden opdat de rat een beweging maakt, is een maat voor de exciteerbaarheid van de hersenen van dit dier. Hoe meer stroom moet worden toegediend om een beweging uit te lokken, hoe minder exciteerbaar de hersencellen zijn. Net omdat epilepsie een ziekte is waarbij de hersencellen of neuronen te exciteerbaar zijn, is dit proefdiermodel nuttig om te onderzoeken of een behandeling (NVS in dit onderzoek) epilepsie zou kunnen onderdrukken door de exciteerbaarheid van de hersencellen te verlagen. Het reduceren van deze exciteerbaarheid (en dus het ‘genezen’ van de epilepsie) vertaalt zich in dit proefdiermodel in het feit dat er meer stroom moet worden toegediend aan de hersenen voordat de rat een beweging vertoont. Om te onderzoeken of er een optimale intensiteit van NVS in dit model bestaat, werden vier verschillende stroomsterktes uitgetest bij 20 ratjes. Alle dieren kregen NVS aan de verschillende intensiteiten op verschillende dagen in een willekeurige volgorde. Uit de statistische analyse bleek dat NVS aan een lage intensiteit de exciteerbaarheid van de hersencellen meer kon onderdrukken dan NVS aan een hoge intensiteit. Met andere woorden, NVS aan lage intensiteiten kan de epileptische aanvallen beter onderdrukken dan NVS aan hoge intensiteiten. Deze verrassende resultaten ondersteunen de hypothese dat NVS zijn effecten uitoefent via de grootste vezels van de zenuw, aangezien deze vezels al bij lage intensiteiten actief worden. Het stimuleren aan lage intensiteiten zou bovendien ook voordelen kunnen bieden voor de patiënten, aangezien zij minder neveneffecten ervaren bij lagere intensiteiten. Een ander belangrijk voordeel bij het stimuleren aan lagere intensiteiten is het feit dat de levensduur van de batterij verlengd kan worden. Dit lijkt op het eerste zicht een detail, maar als je je indenkt dat voor het vervangen van de batterij een operatie nodig is kun je vast begrijpen dat dit voor de patiënt erg belangrijk is. Tot nu toe gaat men er in de klinische praktijk (bij patiënten met epilepsie dus) te vaak van uit dat NVS aan hogere intensiteiten gepaard gaat met betere resultaten. Dit onderzoek op ratjes suggereert net het omgekeerde. Zo zie je maar dat ratjes veel meer kunnen betekenen voor de mens dan enkel vieze diertjes die in een riool leven.