UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911...

18
()&'(&(( ( $ *' + ! ! (' ('$''' (''$''' # ('' (''' (''' (''' (''' %%

Transcript of UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911...

Page 1: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

Page 2: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

Beschadigingen

Elektrische stimulatie

Imaging technieken (Pet, fMRI)

EEG

Psychofarmaca/drugs

Meting van individuele neuronen

TMS

Methoden hersenonderzoek

Het brein van Broca’s

patient (1861)

Localisatie

Voorbeeld:

Broca en

Wernicke

(1881)

Page 3: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

Wat bewijst zoiets precies?

Leasies zijn zelden precies beperkt

Brein van een

Wernicke-patient

gespecialiseerde neuronen in apen voor

apenkoppen in specifieke orientatie

Page 4: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

PET (PositronEmission Tomography)-scans

en fMRI (functional Magnetic Resonance)-

scans

meten doorbloeding/stofwisseling

hersengebieden

Transcraniale Magnetische Stimulatie (TMS) en neuroplasticiteit

• TMS wordt gebruikt om :

– Corticospinale exciteerbaarheid te bepalen

– Corticale gebieden en hun functies te ‘mappen’

– Connectiviteit in neurale netwerken te bestuderen

– De functionele bijdrage van corticale gebieden in een specifieke taak te onderzoeken

– Intracorticale exciteerbaarheid te bepalen

– Kort of langer niveau van corticale exciteerbaarheid te moduleren

Page 5: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

Magnusson &Stevens, 1911Thompson, 1910

Historiek van TMS

Barker, 1984

Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive and Painless Stimulation of the Human Brain Cortex. Cadwell

Dantec Magstim

Common rTMS machines

TMS ter hoogte van motorische cortex:

activatie van

corticospinale baan via

stimulatie van pyramidale

cellen

activatie -motorneuronen

t.h.v. ruggemerg

meetbare activiteit (m.b.v.

electromyografie) in contralaterale spier

Page 6: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

Primary Motor cortex

Front

Back

Real lesion

Blue = sighted; Red = blind

Cohen et al., 1997. Occipitale TMS verstoord braille lezen bij blinden maar niet in de controlegroep

Hamilton et al., 2000. Rapporteerden een case van een blinde vrouw die het vermogen om braille te lezen na een bilaterale occipitale laesie

Voordelen van TMS: virtuele patiënten

Braille Alexia

Het spatiale en temporele bereik van

enkele technieken die gebruikt worden bij

de studie van het brein

Page 7: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

Inleiding Plasticiteit van hersenen: mogelijkheid om functionele en structurele veranderingen te vertonen.

– Functionele = korte-termijn veranderingen in efficiëntie of sterkte van synaptische connecties

– Structurele = lange termijn veranderingen in organisatie en aantal connecties tussen neuronen

Basisprincipes van hersenplasticiteit

• 1. Plasticiteit betekent voordeel halen uit ervaring en oefening

• 2. Plasticiteit hoofdzakelijk ten gevolge

van veranderingen in synaps:

• Veranderingen in axon terminalen, • Dendritische arborisatie, • Veranderingen in ultrastructuur van

bepaalde synapsen

Plasticiteit op neuronaal niveau

Page 8: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

–Productie van nieuwe

synapsen

–Verlies van oude synapsen

–Wijziging van bestaande

synapsen (fijne tuning-

kritische periodes en

regulatie van de

effectiviteit van synapsen)

Plasticiteit op neuronaal niveau

Page 9: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

Basisprincipes van hersenplasticiteit

• 3. Plastische veranderingen na hersen-

aandoening zijn gelijkaardig aan deze

tijdens leerprocessen en ontwikkeling

en veroudering

–Basismechanismen van

synaptische verandering bij

oefenen kunnen dan ook

gebruikt worden bij herstel

Basisprincipes van hersenplasticiteit

• 4. Beperkingen in de mate waarin het centraal zenuwstelsel kan veranderen

–Plastischer/dynamischer dan vroeger werd gedacht

–Tot op hoge leeftijd kunnen structurele veranderingen optreden

• Vb herstel van CVA

Basisprincipes van hersenplasticiteit

• 5. Plasticiteit heeft niet altijd functionele voordelen

• Vb: dementie

• 6. Functieherstel na hersenaandoening is moeilijk aan te tonen daar mensen compenseren voor tekorten

Page 10: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

• 7. Verband tussen hersenplasticiteit en functieherstel heeft klinische implicaties

– Plastische veranderingen bij herstel proberen op gang te brengen

• 8. Ervaring kan leiden tot veranderingen van diffuse of selectieve aard

– Verrijkte omgevingen leiden tot globale veranderingen bij dieren: globale dendritische groei

– Specifieke oefeningen leiden tot selectieve vooruitgang: selectieve dendritische groei

Mensen??

Basisprincipes van hersenplasticiteit

Ervaring en verandering in hersenen

• Leren kan leiden tot structurele en functionele veranderingen

– Verandering in zenuwcellen, in interconnecties motorische-sensorische systemen

– Hertekening van hersengebieden

• Experimentele evidentie – A: Veranderingen in topografische organisatie

van de somatosensoriële cortex

– B: Verandering in functionele mapping van motorische corticale gebieden met TMS

A: Verandering topografische organisatie

somatosensoriele cortex

• Lichaam is topografisch voorgesteld in

somatosensoriële cortex

• Ieder corticaal neuron heeft receptief veld • Een beperkt gebied van het lichaam waarop het

neuron bij voorkeur antwoordt of geactiveerd wordt

Page 11: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

Somato-sensoriële cortex

Somato-sensoriële cortex

Veranderingen in de topografische organisatie

van de somatosensoriele cortex

• Kaas, Merzenich et al.

– Micro-elektrode registraties om receptieve

velden van corticale neuronen te bepalen

• mappen somatosensoriële cortex gebied van

hand en vingers

– Amputatie van vinger

– Maanden later: neuronen uit corticale gebied

van verwijderde vinger vertonen een respons

bij stimulatie van de nabij gelegen intacte

vingers

Page 12: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

Reorganisatie somatosensoriële gebieden na amputatie

A) Somatosensoriële cortex van de aapB) Handrepresentatie voor amputatieC) Twee maandan na amputatie van vinger 3

Reorganisatie somatosensoriële gebieden na amputatie bij de mens

Reorganisatie somatosensoriële gebieden

• Dergelijke reorganisatie treedt op na amputatie maar ook na intensieve oefening (Jenkins et al.)

– Apen worden gestimuleerd om de

middenste 3 vingers te gebruiken ten koste van de overige vingers

– Na langdurig oefenen (>1000x): gebied van corticale vinger-representatie wordt groter

Page 13: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

Oefenen en corticale representatie

A) Gedurende 1 uur per dag gebruik van vinger 2-3-4B) Representatie voor oefenperiode in gebied 3bC) Na oefening

Veranderingen in motorische maps bij apen na oefening (Nudo et al., 1997)

2 groepen:-GROEP 1: voedsel uit klein kommetje nemen (fijn motorisch)-GROEP 2: voedsel uit groot kommetje nemen (groot motorisch)Aantal pogingen = 12000

•–

Page 14: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

Deep brain stimulation bij Parkinson

Deep brain stimulation bij Parkinson

Kunnen we neuroplasticiteit induceren

met kinesitherapeutische interventies?

Page 15: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

PRE POST INTERVENTION

DAY 21 22 3 20 1 2

RESULTATEN

INTERVENTIE SPIER

Pre PostAPB APB

ADM ADM

FCE FCR

ECR ECR

Page 16: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

Koen Cuypers, Oron Levin, Herbert Thijs, Stephan P. Swinnen, and Raf L.J. Meesen 2010

Baseline (Day 0)

TENS (3 Weeks)

Post (Day 21)

Follow-up (Day 42)

3 Weeks

Experimental design:

Meting

Resultaten

Page 17: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive

TENS

CONCLUSIE

Page 18: UHasselt - Universiteit van vandaag Meesen .pdf · 2011-01-14 · Thompson, 1910 Stevens, 1911 Historiek van TMS Barker, 1984 Transcranial Magnetic Stimulation allows the Safe, Non-invasive