Sinds de jaren '90 gebruiken artsen wereldwijd diepe hersenstimulatie om bewegingsstoornissen zoals de ziekte van Parkinson en aandoeningen zoals obsessieve-compulsieve stoornis en epilepsie te behandelen. Tijdens de procedure boren chirurgen gaten in de schedel en plaatsen elektroden diep in de hersenen. Via een draad onder de huid worden deze elektroden vervolgens verbonden met een neurostimulator, een apparaat in de borst van de patiënt dat elektrische pulsen afgeeft om de hersenactiviteit te moduleren.
Puzzel
Het is een ingrijpende behandeling en niemand weet precies hoe en waarom het werkt. Het stukje van deze complexe puzzel dat Bettina Schwab probeert op te lossen, ligt in het buitenste deel van de hersenen. ‘De elektroden die in de hersenen van de patiënt worden geïmplanteerd, geven elektrische stromen af die leiden tot verschillende elektrische velden’, legt ze uit. ‘Dicht bij de stimulatieplaats is het veld erg sterk en we zien dat neuronen er direct op reageren. Er zijn echter ook zwakkere velden verder van deze plaats, waarop de neuronen niet zo duidelijk reageren. Hierdoor werden ze niet als belangrijk beschouwd voor het resultaat van de behandeling. Ik stel voor dat de zwakkere elektrische velden een karakteristiek ander effect hebben op de neurale activiteit, wat moeilijker vast te leggen is maar cruciaal kan zijn voor het succes van de behandeling.’
Mysterie
Dit is het mysterie dat Schwab probeert te ontrafelen met haar ERC-project genaamd DECODE, wat staat voor ‘Desynchronizing weak cortical fields during deep brain stimulation’. ‘Als de zwakke elektrische velden inderdaad een kritische factor zijn, kan dit deuren openen naar betere behandelingen. We zouden ze kunnen gebruiken om betere resultaten te bereiken en minder ernstige bijwerkingen te hebben.’
Klinische gegevens
Schwab is officieel in januari met het project begonnen. Zij en haar team richten zich eerst op computationele modellering om te zien hoe de zwakke elektrische velden worden verdeeld en hoe ze mogelijk kunnen worden veranderd. ‘Zodat we kunnen achterhalen hoe ze gerelateerd zijn aan de onderdrukking van verschillende symptomen. Deze modellen vereisen klinische gegevens, bijvoorbeeld over de individuele hoofdmorfologie en over de symptomen. Bovendien willen we onderzoeken hoe we de zwakkere elektrische velden kunnen aanpassen. Het volgende deel is om te onderzoeken hoe deze velden de neurale activiteit beïnvloeden in dynamische modellen. Ten slotte zullen we deze voorspellingen klinisch testen.’
Specifieke expertise
Hoewel Schwab gebruikmaakt van de faciliteiten van de groep Biomedical Signals & Systems, en de belangrijkste experimenten van DECODE zullen plaatsvinden in het Universitair Medisch Centrum Hamburg-Eppendorf, profiteert ze wel van de infrastructuur van het TechMed Centrum. ‘Voor mijn project is het niet per se wat er onder de daken is, maar wie er onder de daken is. Ik kan profiteren van de samenwerking met onderzoekers met een bepaalde specifieke expertise die ik niet volledig bezit. Er zijn ook voordelen voor mijn loopbaanontwikkeling: feedback krijgen van collega's, samen met anderen promovendi begeleiden en mijn eigen team opbouwen. Het is dus meer het netwerk dan de infrastructuur waar het TechMed Centrum waarde toevoegt aan dit project.’
