www.uhasselt.be
DSpace

Document Server@UHasselt >
Research >
Research publications >

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1942/20343

Title: Cholesterol and its receptors in neuroinflammation
Authors: Timmermans, Silke
Advisors: Hendriks, Jerome
Hellings, Niels
Issue Date: 2013
Abstract: Het doel van dit doctoraatsproefschrift was om na te gaan in welke mate centrale en/of perifere elektrische stimulatie kan leiden tot veranderingen in neuroplasticiteit en of deze stimulatie het functieherstel van spieren en/of zenuwen kan bevorderen bij personen met neurodegeneratieve aandoeningen. Bij patiënten met multiple sclerose (MS) verloopt de revalidatie vaak moeizaam. Naast psychologische klachten zijn de voornaamste symptomen: vermoeidheid, verlies van kracht, spasticiteit, gevoelsstoornissen en motorische coördinatieproblemen. Vanuit therapeutisch perspectief zijn we vooral geïnteresseerd in een eenvoudige en betaalbare revalidatietherapie die minimaal belastend is voor de patiënt en die leidt tot positieve langetermijneffecten. Elektrostimulatietherapie wordt reeds jaren gebruikt voor allerlei doeleinden, gaande van het verminderen van chronische pijn tot het actief houden van spieren die niet meer worden gebruikt (vb. bij coma patiënten). Tot op vandaag weten we zeer weinig over de effecten van (langdurige) elektrotherapie bij patiënten met MS. MS wordt gekenmerkt door een verminderde elektrische signaaloverdracht van de zenuwen ten gevolge van de aantasting van de myelineschede. Het idee van dit doctoraatproefschrift bestaat erin dat we met behulp van elektrotherapie de abnormale impulsgeleiding weer tot een optimaal/normaal niveau willen brengen. Vanuit voorgaand onderzoek weten we immers dat er een verband is tussen een aangetaste impulsgeleiding en sensorimotorische klachten bij MS patiënten. We verwachten dan ook dat wanneer de therapie ‘werkt’ deze klachten zullen verminderen. Daarnaast zijn we vooral geïnteresseerd in wat de onderliggende mechanismen zijn die deze sensorimotorische veranderingen teweegbrengen. Op basis van veelbelovende resultaten uit voorgaande studies kwamen twee types van elektrotherapie in aanmerking om de impulsgeleiding te optimaliseren, namelijk Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation (TENS) en Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS). Bij zowel TENS als tDCS wordt er een nauwelijks voelbare elektrische stroom opgewekt tussen twee elektroden die zijn aangebracht op de huid. Het verschil tussen beide interventies is dat de elektroden bij TENS op de aangetaste spier/zenuw worden aangebracht en bij tDCS op de schedellocatie waaronder zich het hersengebied bevindt dat gekoppeld is aan de aangetaste spier. Onderzoek toonde aan dat beide therapieën (stroomvorm, frequentie, amplitude, etc.) de prikkelbaarheid van het centrale zenuwstelsel kunnen beïnvloeden indien de juiste parameters worden gebruikt. Met andere woorden, ze kunnen ervoor zorgen dat een zenuwcel makkelijker kan geactiveerd worden en bijgevolg makkelijker een elektrisch signaal kan doorgeven. Met TENS kunnen we de sensorische zenuwcellen stimuleren. Via deze sensorische zenuwcellen verkrijgen we informatie over allerhande prikkels, bijvoorbeeld over de vorm, de textuur of de grootte van een object. Vervolgens kunnen we op basis van deze sensorische informatie een actie ondernemen zoals bijvoorbeeld het aansturen van bepaalde spieren via motorische zenuwcellen om het object vast te pakken. Het vergemakkelijken van het aansturen van motorische zenuwcellen kunnen we beïnvloeden met tDCS. In de eerste 3 studies beschreven in dit doctoraatproefschrift werden de effecten van een lange-termijn TENS therapie (stimulatie gedurende 3 weken, 1 uur per dag) op de handspieren onderzocht. Uit deze studies kunnen we concluderen dat TENS de gevoeligheid kon verbeteren bij MS patiënten met sensorische problemen. De patiënten konden met een grotere gevoeligheid prikkels waarnemen. Bovendien verbeterde de gevoeligheid tot op een niveau dat vergelijkbaar was met dat van gezonde leeftijdsgenoten en was het effect nog steeds aanwezig tot minstens 3 weken na het beëindigen van de therapie. Opmerkelijk was dat niet alleen de gevoeligheid van de gestimuleerde spier/zenuw verbeterde, maar ook deze van de naburige spieren. Naast het onderzoeken van deze functionele veranderingen zijn we behulp van transcraniële magnetische stimulatie (TMS) nagegaan welke neuroplastische veranderingen werden vastgesteld na TENS. Met TMS kunnen we het activiteitspatroon (facilitatie/inhibitie) van de motorische hersengebieden in kaart brengen. Je krijgt als het ware een ‘map’ van hersenactiviteit. Verschillende interventies zoals bijvoorbeeld leren, immobilisatie en sensorische stimulatie kunnen leiden tot veranderingen van deze maps. Onze resultaten toonden aan dat de maps na TENS groter werden bij gezonde personen en kleiner werden bij MS patiënten in vergelijking met de maps die werden gemeten vóór de TENS behandeling. Dit doet ons vermoeden dat de richting van neuroplastische veranderingen gestuurd wordt door het al dan niet aanwezig zijn van een bepaalde pathologie. Uit voorgaand onderzoek bleek dat hersenactiviteit bij MS patiënten een uitgesproken globaal patroon vertoont, dat mogelijk veroorzaakt wordt door de aantasting van inhibitorische connecties in de hersenen. Mogelijk zorgt TENS voor een normalisatie van deze hersenactiviteit door in te grijpen op deze inhibitorische connecties en leidt dit proces bijgevolg tot een normalisatie van de hersenactiviteit in het betreffende hersengebied. Deze verklaring is echter voorbarig en dient verder onderzocht te worden. Naast de evaluatie van een langdurige interventie met TENS werd het effect van anodale tDCS op neuroplastische veranderingen (studie 4) en motorische prestatie (studie 5) nagegaan bij MS patiënten. Tot op heden werden bij MS patiënten enkel effecten van tDCS op pijnklachten en sensorische klachten geëvalueerd, met positieve resultaten tot gevolg. In dit doctoraatsproefschrift hebben we aangetoond dat een 20 minuten durende interventie met anodale tDCS leidde tot neuroplastische veranderingen in de motorische cortex van MS patiënten. Meer specifiek werd er een toename van de corticospinale output vastgesteld na anodale tDCS. Dit wil zeggen dat er globaal gezien minder energie nodig is om dit hersengebied te activeren na tDCS. Gebaseerd op de bevindingen van gelijkaardige onderzoeken uitgevoerd bij andere neurodegeneratieve populaties zouden we kunnen verwachten dat anodale tDCS motorische prestaties en/of leertaken zal faciliteren. Deze hypothese hebben we getoetst in studie 5, waarin we het effect van tDCS gekoppeld met een motorische leertaak op motorische prestatie zijn nagegaan bij MS patiënten. Uit onze resultaten bleek dat een sessie van tDCS gekoppeld aan training van een taak echter niet leidde tot een verhoogde motorische prestatie. Verder onderzoek is aangewezen om na te gaan wat de factoren zijn die de uitkomst van de therapie bepalen. We vermoeden dat zowel factoren die eigen zijn aan de patiënt (vb. anatomische en genetische factoren), stimulatieparameters (herhaaldelijke sessies, stimulatie intensiteit, elektroden plaatsing) en hun interactie een belangrijke rol spelen. In studie 6 hebben we de parameter stimulatieintensiteit dieper onderzocht. Onze resultaten toonden bij gezonde personen aan dat de stimulatie intensiteit een cruciale rol speelde in het faciliteren van een motorische leertaak. Meer bepaald, stelden we een significante verbetering vast van de motorische prestatie wanneer een motorische leertaak werd gekoppeld met tDCS aan een hogere intensiteit (studie 6). Aan de hand van dit doctoraatsproefschrift kunnen we besluiten dat zowel perifere als centrale elektrostimulatie de revalidatie van neurodegeneratieve aandoeningen zoals MS kan faciliteren. Naast veranderingen in de organisatie van corticale netwerken en het verhogen van de prikkelbaarheid van de gestimuleerde hersenstructuren, hebben we kunnen vaststellen dat zowel perifere als centrale stimulatie tot significante veranderingen in sensorimotorische prestatie kan leiden. Toekomstig onderzoek zal moeten uitwijzen welke (combinatie van) factoren bepalend zijn voor het slagen van de therapie. Onze resultaten tonen alvast aan dat een langdurige therapie aangewezen is voor het induceren van langetermijneffecten en dat intensiteit van de stimulatie cruciaal is voor het bekomen van deze effecten.
This work provides novel insights into the functional changes and the underlying mechanisms resulting from non-invasive electrical current applications in both MS-patients and healthy subjects. Two easy accessible and patient friendly therapeutic interventions (TENS and tDCS) were evaluated in order to optimize neurorehabilitation. Because the combinations of adjustable parameters were almost unlimited, it was necessary to focus on well-defined stimulation protocols. The main finding of this work is that long-term (TENS) therapy induces long-term effects on both the functional and neural (corticospinal) level. Moreover, long-term cortical reorganization and increased sensitivity was reported in MS. Besides the evaluation of longterm TENS, this work also assessed the effects of short-term tDCS in MS patients for the first time. However, even though a single session of tDCS leads to increased corticospinal output and projection strength in MS patients, short-term tDCS-supported motor training did not result in improvement of motor performance. Therefore, it might be necessary to extend the stimulation duration into multiple tDCS sessions applied over consecutive days.
URI: http://hdl.handle.net/1942/20343
Category: T1
Type: Theses and Dissertations
Appears in Collections: PhD theses
Research publications

Files in This Item:

Description SizeFormat
N/A3.1 MBAdobe PDF

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.