Dementie: de methode voor het in kaart brengen van de hersenen kan progressie voorspellen
Verspreidt dementie zich geleidelijk en gelijkmatig in alle richtingen over de hersenen, of kan het van het ene hersengebied naar het andere "springen"? Nieuw onderzoek helpt om de vraag te beantwoorden door de progressie van frontotemporale dementie te onderzoeken.
Frontotemporale dementie (FTD) is een aandoening waarbij de frontale en temporale voorste hersenkwabben krimpen of atrofiëren. Dit resulteert in twee brede categorieën symptomen: gedragsveranderingen en taalproblemen. Anders dan bij andere vormen van dementie, heeft FTD geen invloed op het ruimtelijk inzicht en geheugen.
Er zijn momenteel geen behandelingen om de progressie van FTD te vertragen. De medische gemeenschap heeft onvoldoende kennis over hoe de ziekte zich verspreidt en hoe verschillend het verloopt tussen individuen.
Om de aandoening te helpen begrijpen, ging dr.William Seeley - een professor in neurologie en pathologie aan het Memory and Aging Center en Weill Institute aan de University of California San Francisco - samen met zijn team op zoek naar de patronen van progressie van hersenatrofie in FTD.
Dr. Seely en zijn collega's publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift Neuron.
Het ‘op de patiënt toegespitste epicentrum’ vinden
De nieuwe studie bouwt voort op eerder werk van Dr. Seeley, waaruit bleek dat bij verschillende vormen van dementie de patronen van hersenatrofie grotendeels overlappen met bekende "snelwegen" in de hersenen.
Deze snelwegen zijn hersennetwerken, of groepen hersenregio's die nauw met elkaar communiceren via hun synaptische verbindingen en samen functioneren. Deze hersengebieden werken, soms van ver, samen met de functionele hersennetwerken die deze langeafstandscommunicatie mogelijk maken door als 'wegen' te dienen.
Dr.Seeley's eerdere werk over de verspreiding van degeneratie toonde aan dat neurodegeneratie, of atrofie, zich niet gelijkmatig verspreidt als een tumor, maar van het ene hersengebied naar het andere kan "springen".
De nieuwe studie draagt bij aan dit bewijs. Hier onderzochten de wetenschappers hoe goed neurale netwerkkaarten op basis van hersenscans van cognitief gezonde deelnemers de voortgang van hersenatrofie bij mensen met FTD gedurende 1 jaar kunnen voorspellen.
Om daar achter te komen, vroeg het team aan een groep van 42 mensen die met een van de twee subtypes van FTD leven om een MRI-scan te maken aan het begin van het onderzoek en een andere ongeveer 12 maanden later. Op deze manier konden de onderzoekers zien hoe de ziekte vorderde.
Vervolgens maakten de onderzoekers met behulp van de functionele MRI-hersenscans van 75 gezonde deelnemers gestandaardiseerde kaarten van 175 verschillende hersengebieden en de overeenkomstige regio's waarmee ze communiceerden.
Nadat ze de hersennetwerken op deze manier hadden geïdentificeerd, koos het team het netwerk dat het meest overeenkwam met het patroon van hersenatrofie dat werd waargenomen bij een persoon met FTD.
Dr. Seeley en zijn team identificeerden en beschouwden het centrum van dit specifieke hersennetwerk als het "op de patiënt toegesneden epicentrum" van hersendegeneratie.
Met behulp van dezelfde gestandaardiseerde hersennetwerkkaarten voorspelden de onderzoekers waar de atrofie zich zou uitbreiden naar meer dan 1 jaar, en vergeleken hun voorspellingen met de MRI-scans.
Ze vergeleken ook de nauwkeurigheid van hun voorspellingen met voorspellingen die geen rekening hielden met functionele netwerkconnectiviteit.
De ‘patiënt nul’ van hersenatrofie kennen
De onderzoekers identificeerden met name twee functionele connectiviteitsmaatregelen die de nauwkeurigheid van hun voorspellingen verbeterden.
Een van hen, "kortste pad naar het epicentrum" genoemd, mat het aantal synaptische verbindingen tussen het oorspronkelijke epicentrum en het hersengebied waarnaar de schade zich had verspreid.
De andere maat, het "nodale gevaar", mat het aantal reeds geatrofieerde hersengebieden verbonden met één hoofd, gegeven hersengebied.
"Het is net als bij een infectieziekte, waarbij uw kans om geïnfecteerd te raken kan worden voorspeld door hoeveel graden u van 'Patient Zero' gescheiden bent, maar ook door hoeveel mensen in uw directe sociale netwerk al ziek zijn", zegt Jesse A. Brown, de eerste auteur van het onderzoek.
Hij voegt eraan toe dat hun bevindingen hopelijk wetenschappers zullen helpen bij het bepalen en richten van de volgende ziekteplaats, "Net zoals epidemiologen vertrouwen op modellen van hoe infectieziekten zich verspreiden om interventies te ontwikkelen die gericht zijn op belangrijke knooppunten of knelpunten."
"Neurologen moeten de onderliggende biologische mechanismen van neurodegeneratie begrijpen om manieren te ontwikkelen om de verspreiding van de ziekte te vertragen of te stoppen", voegt hij eraan toe.
"We zijn enthousiast over dit resultaat, omdat het een belangrijke eerste stap is in de richting van een nauwkeuriger geneeskundige benadering voor het voorspellen van progressie en het meten van behandelingseffecten bij neurodegeneratieve aandoeningen."
Dr. William Seeley
De wetenschappers benadrukken echter ook dat hun methode nog niet klaar is voor klinisch gebruik. Ze hopen echt dat hun resultaten in de toekomst zullen helpen bij het evalueren van mogelijke therapieën die in klinische onderzoeken zijn opgenomen.
