Epilepsie is een veelvoorkomende ziekte, die wordt gezien bij ongeveer 1% van de bevolking. Bij mensen met epilepsie is de prikkelbaarheid van de hersenen verhoogd, waardoor epileptische aanvallen ontstaan. Deze aanvallen beginnen vaak plotseling en veroorzaken een tijdelijke verstoring van de hersenfunctie. Echter, tussen de aanvallen door kunnen de hersenen volledig of bijna volledig normaal functioneren.
Het onvoorspelbare en wisselende karakter van de ziekte maakt dat het niet altijd eenvoudig is om de diagnose epilepsie te stellen. Patiënten moeten meestal meerdere onderzoeken ondergaan, waardoor ze lange tijd in onzekerheid zitten. Verder is het lastig om de juiste medicijnen voor te schrijven die nieuwe aanvallen kunnen voorkomen. Het komt helaas regelmatig voor dat een patiënt opnieuw een epileptische aanval krijgt na het starten van de medicatie.
Met magnetische pulsen is het mogelijk om een korte ongevaarlijke verstoring in de hersenen te veroorzaken. Op deze manier kan gemeten worden hoe prikkelbaar de hersenen zijn. Door het vinden van een verhoogde prikkelbaarheid bij patiënten, hopen we de epilepsie diagnostiek te verbeteren. Verder hopen we dat magnetische stimulatie gebruikt kan worden om sneller het effect van voorgeschreven medicatie vast te stellen, door het vinden van een verlaagde prikkelbaarheid na behandeling.
Op de Universiteit Twente en het Medisch Spectrum Twente beschikken we over een opstelling waarmee we deze magnetische pulsen kunnen geven. Tegelijkertijd meten we de reactie van de hersenen en handspieren op de verstoring voor het bepalen van de prikkelbaarheid. In tegenstelling tot de spierreactie, is er nog maar weinig bekend over veranderingen in de hersenreactie bij epilepsiepatiënten. Echter het meten en beoordelen van deze hersenreactie is niet eenvoudig, door het optreden van grote artefacten. Het eerste deel van Esther ter Braack haar proefschrift beschrijft hoe de drie belangrijkste artefacten verminderd kunnen worden. Verder blijkt de hersenreactie niet veel te variëren gedurende de dag in gezonden proefpersonen. Tot slot heeft ze metingen uitgevoerd bij gezonde controles en patiënten met langdurige epilepsie. Met de ontwikkelde meetopstelling meten we inderdaad verschillen in de prikkelbaarheid tussen patiënten en controles. Echter, een deel van deze verschillen zou wellicht verklaard kunnen worden door het gebruik van epilepsiemedicijnen. Daarom dient toekomstig onderzoek zich te focussen op patiënten die (nog) geen medicatie gebruiken.
Op basis van deze veelbelovende eerste resultaten zijn we gestart met een vervolgproject, waarbij we metingen uitvoeren bij patiënten die een eerste (mogelijk epileptische) aanval hebben gehad en hiervoor nog niet worden behandeld met medicatie. De eerste resultaten laten zien dat het mogelijk is om patiënten die de diagnose epilepsie krijgen te onderscheiden van patiënten die geen epilepsie blijken te hebben, maar tevens van gezonde controles. Echter, we moeten meer patiënten meten voordat we definitieve conclusies kunnen trekken. Daarnaast beschrijft het proefschrift van Annika de Goede onze bevindingen in een groep van 30 gezonde proefpersonen. Magnetische stimulatie blijkt een stabiele en robuuste techniek voor het meten van de prikkelbaarheid. Tussen proefpersonen vonden we echter vrij grote verschillen in zowel de spier- als hersenreacties. Daarom is er tot slot gezocht naar een manier om de grote variatie in uitkomstmaten tussen personen te verminderen.
Recent zijn we een samenwerking gestart met het Centre for Human Drug Research (CHDR) in Leiden. In dit project geven we gezonde proefpersonen een eenmalige dosering van twee veelgebruikte epilepsiemedicijnen en kijken we naar veranderingen in de prikkelbaarheid. De volgende stap is het uitbreiden van deze metingen naar epilepsiepatiënten. Als blijkt dat magnetische stimulatie de epilepsie diagnostiek kan verbeteren en/of het effect van de epilepsie behandeling sneller kan vaststellen, dan zal deze techniek uiteindelijk bij een zeer grote groep patiënten routinematig ingezet kunnen worden.
Meetopstelling voor de magnetische stimulatie. Links: opstelling op het Medisch Spectrum Twente waar de spoel handmatig tegen het hoofd wordt gehouden. Rechts: opstelling op de Universiteit Twente waar een robotarm de spoel op zijn plaats houdt.
Onderzoeksteam
Universiteit Twente (UT):
Dr. A.A. de Goede, technisch geneeskundige
Dr. E.M. ter Braack, technisch geneeskundige
Prof.dr.ir. M.J.A.M. van Putten, hoogleraar Clinical Neurophysiology
Medisch Spectrum Twente (MST):
Prof.dr.ir. M.J.A.M. van Putten, neuroloog en klinisch neurofysioloog
Contactgegevens
Prof.dr.ir. M.J.A.M. van Putten
Universiteit Twente
Vakgroep Clinical Neurophysiology (CNPH)
TechMed Centre
Postbus 217
7500 AE Enschede
tel: 053 489 4599
m.j.a.m.vanputten@utwente.nl
Publicaties
de Goede AA. “Multimodal TMS: finding biomarkers for epilepsy”, PhD Thesis, March 2019
de Goede AA, Cumplido Mayoral I and van Putten MJAM. “Spatiotemporal dynamics of single and paired pulse TMS-EEG responses”, submitted in revised form: Frontiers in Neuroscience
de Goede AA and van Putten MJAM. “Infraslow activity as a potential modulator of cortical excitability.” submitted in revised form: Journal of Neurophysiology
ter Braack EM, de Goede AA and van Putten MJAM. “Resting motor threshold, MEP and TEP variability during daytime ”, Brain Topography, vol:32(1):17-27, 2019
ter Braack EM. “TMS-EEG: first steps towards a clinical application in epilepsy”, PhD Thesis, June 2018
de Goede AA, ter Braack EM and van Putten MJAM. “Accurate coil positioning is important for single and paired pulse TMS on the subject level”, Brain Topography, vol:31(6):917-930, 2018
Bauer PR, de Goede AA, Stern WM, … , Richardson MP, van Putten MJAM and Sander JW. “Long-interval intracortical inhibition as biomarker for epilepsy: a transcranial magnetic stimulation study”, Brain, vol:141(2):409-421, 2018
Bauer PR, de Goede AA, ter Braack EM, van Putten MJAM, Gill RD and Sander JW. “Transcranial magnetic stimulation as a biomarker for epilepsy”, Brain, vol:140(3):e18, 2017
de Goede AA and van Putten MJAM. “Repeatability of long intracortical inhibition in healthy subjects”, Clinical Neurophysiology Practice, vol:2:26-34, 2017
de Goede AA, ter Braack EM and van Putten MJAM. “Single and paired pulse transcranial magnetic stimulation in drug naïve epilepsy”, Clinical Neurophysiology, vol:127(9):3140-3155, 2016
ter Braack EM, Koopman AE and van Putten MJAM. “Early TMS evoked potentials in epilepsy: a pilot study”, Clinical Neurophysiology, vol:127(9):3025-3032, 2016
ter Braack EM, de Vos CC and van Putten MJAM. “Masking the Auditory Evoked Potential in TMS-EEG: A Comparison of Various Methods”, Brain Topography, vol:28(3):520-528, 2013
ter Braack EM, de Jonge B and van Putten MJAM. “Reduction of TMS Induced Artifacts in EEG Using Principal Component Analysis”, IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol:21(3):376-382, 2013