Een batterij op je hoofd: nieuwe kijk op epilepsiebehandeling

Steven Beumer kan hersenstimulatie eenvoudig uitleggen. “In essentie is het niet ingewikkelder dan de twee polen van een batterij op je hoofd zetten,” zegt hij. “Er gaat dan een stroom lopen, en die voel je. Een deel van die stroom gaat door de schedel, die een hoge weerstand heeft, en daar gaat het een wisselwerking aan met de neuronen eromheen.”

Tijdens zijn promotieonderzoek aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) onderzocht hij het gebruik van hersenstimulatie bij mensen met epilepsie. De ziekte veroorzaakt terugkerende aanvallen, die leiden tot stuipen, schokken of bewustzijnsverlies. Bij één op de drie mensen met de aandoening werken anti-epileptica niet en is een operatie niet altijd mogelijk.

Een epileptische aanval is een abnormale uitbarsting van elektrische activiteit in de hersenen. Elektrische stimulatie probeert die elektrische pieken tegen te gaan. Beumer richtte zich op gelokaliseerde aanvallen – zogeheten focale aanvallen, die ontstaan in een specifiek deel van de hersenen – en werkte met transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS), een van de belangrijkste neuromodulatietechnieken.

Hoe elektrische stimulatie werkt

Bij epilepsie worden groepen neuronen overprikkelbaar en vuren ze samen in abnormale uitbarstingen. Het doel van neurostimulatie is om ze minder prikkelbaar te maken, zodat de kans op aanvallen afneemt. Bij tDCS gaat er een stroom door de schedel die neuronen een duwtje geeft, zodat ze idealiter minder snel vuren en een aanval minder snel op gang komt. Maar een groot deel van die stroom loopt via de huid.

Ook de plaatsing is cruciaal. Meestal komt één elektrode op het voorhoofd en een andere op het doelgebied. Beumer bouwde hoofdmodellen op basis van MRI-scans en gebruikte compactere elektrodeopstellingen om zich te richten op het hersengebied waar de aanval begint.

De verrassing zit in de huid

Het effect van tDCS meten is lastig, omdat onderzoekers niet rechtstreeks in een gezond brein kunnen kijken. In twee studies met elk zo’n twintig vrijwilligers, uitgevoerd samen met het Universitair Ziekenhuis Gent, stimuleerde het team de motorische schors. Vervolgens zorgde een magnetische puls ervoor dat een vinger trok. De amplitude van die trekking diende als indirecte maat voor hoe prikkelbaar de hersenen waren geworden.

In één studie verdoofden de onderzoekers de hoofdhuid van de deelnemers. “Als we de huid verdoven, nemen we een deel van het effect weg. Een deel van het effect van de stimulatie komt dus doordat we per ongeluk de aangezichts- of hersenzenuwen stimuleren,” zegt Beumer.

Metingen bij patiënten die al hersenelektroden hadden voor preoperatieve monitoring wezen dezelfde kant op. Bij de enige patiënt van wie volledige data beschikbaar waren, zag het team geen lokaal effect op de plek van stimulatie, maar wel een effect op de hersenen als geheel. De steekproef is heel klein, benadrukt Beumer, maar het zet vraagtekens bij de gangbare aanname in het vakgebied dat alleen de stroom die de hersenen bereikt ertoe doet. Zeer gerichte stimulatie wordt volgens hem misschien overschat.

Schema ter illustratie van het meten van hersenactiviteit – © Steven Beumer

Op weg naar behandeling thuis

Geavanceerdere methoden, zoals temporal interference-stimulatie, die diepere hersengebieden kunnen bereiken met minder huidgevoel, worden nu getest in Epilepsiecentrum Kempenhaeghe, een nauwe partner van de TU/e. Door de symptomen van een patiënt, EEG-metingen en hoofdmodellen te combineren, kan de stimulatie mogelijk worden afgestemd op de behoeften van de patiënt.

“In mijn ideale toekomstbeeld kunnen we patiënten naar huis sturen met een soort apparaat op maat, misschien een kap met elektroden op specifieke plekken, zodat ze ook thuis behandeld kunnen worden,” legt hij uit. Idealiter werkt het apparaat in een gesloten lus: het detecteert een aanval of een afwijking in het EEG en reageert direct, want patiënten voelen een aanval vaak niet aankomen.

Hoewel hij optimistisch is, blijft de onderzoeker voorzichtig. “Het is nog niet zo dat we het toepassen en de patiënt genezen is. En dat zal ook nooit voor elke patiënt gelden,” voegt hij toe.

Beumer, van huis uit elektrotechnisch ingenieur, zet zijn onderzoek voort met invasieve zenuwstimulatie, zoals nervusvagustimulatie. Hij brengt ook EEG-expertise mee uit bijna twee jaar in Genève. Daar onderzocht hij of vroege data kunnen voorspellen welke patiënten in aanmerking komen voor epilepsiechirurgie, zodat anderen een zwaar ziekenhuistraject van vier weken bespaard kan blijven.

Heuvels beloven, geen bergen

Terugkijkend gaan Beumers belangrijkste lessen over communicatie. In een vakgebied dat vatbaar is voor pseudowetenschappelijke claims, zegt hij: “Soms voelt het alsof we bergen beloven terwijl we alleen heuvels kunnen waarmaken.”

Tegelijk vindt hij het essentieel dat technici en clinici nauw samenwerken en met elkaar in gesprek blijven, zodat technologie de problemen oplost die artsen en patiënten écht ervaren. Eén ontmoeting is hem bijgebleven: een patiënt die voor monitoring aan zijn ziekenhuisbed gekluisterd lag, vroeg hem als ingenieur waarom het niet draadloos kon. “Er zijn meestal veel kleine dingen die het leven van een patiënt gemakkelijk beter kunnen maken,” zegt Beumer.

Over tien jaar hoopt hij zowel wetenschapper als docent te zijn. Zijn kennis delen en samen verder bouwen, vooral met clinici, is wat hem drijft. “Ik doe niet graag onderzoek in mijn eigen bubbel.”