De instrumenten

Met behulp van een hersenscan, ofwel Magnetic Resonance Imaging (MRI), kunnen veranderingen in de structuur van de hersenen zichtbaar gemaakt worden. De hersenveranderingen die het meest voorkomen bij dementie zijn atrofie (krimpen van de hersenen) en veranderingen aan de bloedvaten.

Atrofie
Bij de ziekte van Alzheimer is er atrofie in grote delen van de hersenen. Atrofie van de hippocampus, de geheugenstructuur van de hersenen, is vaak extra opvallend. Ook bij andere vormen van dementie, zoals frontotemporale dementie, krimpt de hippocampus. Zelfs bij patiënten met MCI is er al atrofie in de geheugengebieden. Bij een groep patiënten met MCI was hippocampus atrofie een belangrijke voorspeller voor de kans om na drie jaar dement te zijn.

Schade aan bloedvaten
Niet alleen atrofie, maar ook schade aan de bloedvaten in de hersenen kan mentale achteruitgang en (vasculaire) dementie tot gevolg hebben. Behalve schade aan de grote vaten (beroerte), kunnen ook beschadigde haarvaten een rol spelen. Zogenoemde wittestofafwijkingen – op de MRI te herkennen als hel oplichtende vlekjes – zijn hiervan het gevolg. De meeste ouderen hebben er wel enkele, maar tevéél wittestofafwijkingen is niet goed. VUmc Alzheimercentrum doet mee aan een internationaal onderzoek naar de mate waarin wittestofafwijkingen bijdragen aan achteruitgang in functioneren. Vasculaire schade speelt ook een rol bij de ziekte van Alzheimer. Patiënten met méér hippocampus atrofie hebben vaak ook méér wittestofafwijkingen. De combinatie van hippocampusatrofie én wittestofafwijkingen lijkt extra risico op de ziekte van Alzheimer te geven. Het is belangrijk om de rol van vasculaire hersenschade te onderzoeken, omdat deze schade vermoedelijk beter te voorkomen is dan atrofie met behulp van medicijnen. Er is een verband tussen hoge bloeddruk op middelbare leeftijd en hippocampus atrofie op latere leeftijd. Het is dus mogelijk dat behandeling van hoge bloeddruk bijdraagt aan het voorkómen van dementie.

Een relatief nieuwe toepassing van MRI is de zogenaamde functionele MRI (fMRI), waarmee de activiteit in de hersenen gemeten kan worden. Binnen VUmc Alzheimercentrum wordt de toepasbaarheid van fMRI bij dementie al enige jaren onderzocht.

Trage activiteit
Functionele veranderingen in de hersenen gaan vermoedelijk vooraf aan structurele hersenschade. Met fMRI is het mogelijk om dergelijke veranderingen in hersenfuncties op te sporen. De hersenactiviteit van patiënten met de ziekte van Alzheimer blijkt in sommige hersengebieden te zijn vertraagd. Deze vertraging is zelfs al te zien bij MCI patiënten, maar nog niet zo ernstig als bij de ziekte van Alzheimer.

Medicijnen
Er zijn tegenwoordig medicijnen beschikbaar die het proces van mentale achteruitgang bij de ziekte van Alzheimer enigszins kunnen remmen. Met fMRI hebben we aangetoond dat het middel Exelon een stimulerende werking heeft op hersencellen in heel specifieke gebieden. Na behandeling met een ander medicijn, Reminyl, blijkt hersenactiviteit bij patiënten toe te nemen, of ‘sneller’ te worden.

Activiteit tijdens rust
Meestal wordt bij fMRI de hersenactiviteit tijdens een geheugentaak gemeten. Juist bij patiënten met dementie is dit een struikelblok, omdat patiënten moeite hebben om de opdracht te onthouden en omdat patiënten veel minder goed presteren dan gezonde proefpersonen. Bij de ‘resting state fMRI’ wordt geen geheugentaak gebruikt. Aan de patiënt wordt enkel gevraagd de ogen te sluiten en te ontspannen terwijl de scan wordt gemaakt. Het eerste onderzoek naar deze nieuwe methode lijkt veelbelovend, omdat zelfs in rust de hersenactiviteit van patiënten met de ziekte van Alzheimer al afgenomen is ten opzichte van de hersenactiviteit van gezonde ouderen.

Het wordt steeds duidelijker dat het functioneren van het geheugen een kwestie is van complexe netwerken in de hersenen. Normaliter zijn verschillende hersengebieden gekoppeld. Dit noemen we ook wel ‘functionele connectiviteit’. Bij cognitieve achteruitgang en vergeetachtigheid zijn de netwerken verstoord. EEG en vooral MEG zijn bij uitstek geschikt om dit te bestuderen.

EEGEEG is een afkorting voor 'ElektroEncefalogram'. Bij dit onderzoek wordt de elektrische activiteit van de hersenen gemeten. De elektrische spanningschommelingen aan het schedeloppervlak worden gemeten via zogenaamde elektroden die op de hoofdhuid zijn geplakt. Door het EEG te verrichten tijdens een geheugentaak kan extra informatie over het functioneren van het geheugen verkregen worden. Met EEG kun je functionele connectiviteit aantonen, omdat neuronen in verschillende hersengebieden tijdens de geheugentaak elektrische activiteit van gelijke frequentie tonen. In VUmc wordt onderzocht of de afname van functionele connectiviteit een bruikbaar hulpmiddel is voor de vroegdiagnostiek van de ziekte van Alzheimer en voor het voorspellen van verdere achteruitgang.

MEG
Een MagnetoEncefalogram (MEG) meet net als het EEG de activiteit van de hersenen. Bij MEG meet men echter de magnetische velden aan de buitenkant van het hoofd die het gevolg zijn van de elektrische stromen binnen de hersencellen. Het voordeel van MEG is dat de schedel veel minder verstorend effect heeft op de gemeten hersenactiviteit dan het geval is bij EEG. Nadeel is dat de techniek vrij kostbaar is.

Wanneer iemand een geheugentaak uitvoert, verandert de activiteit in de hersenen. Hierdoor veranderen ook de magnetische velden. De hersenen van patiënten met de ziekte van Alzheimer reageren in mindere mate op geheugentesten dan de hersenen van gezonde ouderen. Bij de ziekte van Alzheimer zijn specifieke gebieden, zoals de hippocampus, extra belangrijk. Daarom wordt op dit moment de activiteit van de hippocampus onderzocht. Mogelijk zijn er al functionele afwijkingen in de hippocampus, vóórdat structurele afwijkingen zichtbaar zijn. VUmc Alzheimercentrum is één van de weinige plekken in de wereld waar MEG-onderzoek bij dementie plaatsvindt.

Positron Emissie Tomografie, afgekort PET, is een moderne techniek waarmee je processen in de hersenen kunt afbeelden en meten. Om een PET-scan te kunnen maken, is het nodig om een kleine, onschadelijke hoeveelheid radioactieve stof via een ader toe te dienen; deze stoffen worden ook wel tracers genoemd. De  PET-scanner maakt dan een driedimensionaal beeld van de verdeling van de tracer in de hersenen.

Ophopingen van het Alzheimer-eiwit amyloid
Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om met de tracer [11C]-PIB eiwitophopingen in de hersenen zichtbaar te maken die een rol spelen bij verschillende neurodegeneratieve ziekteprocessen zoals de ziekte van Alzheimer, terwijl dit voorheen pas kon nadat mensen waren overleden. In de afbeelding hieronder ziet u links een deel van de MRI en bijbehorende PIB PET van een gezonde oudere. Rechts een MRI en bijbehorende PIB PET van een patiënt met de ziekte van Alzheimer, waarop zichtbaar is dat de tracer in verhoogde mate in de hersenen achterblijft door binding aan de eiwitophopingen.

Energieverbruik van de hersenen
Met de tracer [18F]-FDG, een suikerachtig stofje dat als brandstof voor de hersenen dient, kan een beeld worden gevormd van het energieverbruik van de verschillende hersengebieden en de veranderingen daarin bij verschillende vormen van dementie. In de linker afbeelding hieronder ziet u een FDG PET van een gezonde oudere (3 vlakken), in de rechter afbeelding hieronder een FDG PET van een patiënt met de ziekte van Alzheimer (3 vlakken) waarop zichtbaar is dat er hersengebieden zijn waar de traceropname verminderd (d.w.z. minder energieverbruik) is.

Deze beide toepassingen van PET hebben een grote rol in het wetenschappelijk onderzoek, maar worden tegenwoordig ook gebruikt als aanvullende diagnostiek en kunnen bijdragen aan het stellen van een (vroege) diagnose. Binnen VUmc Alzheimercentrum worden meerdere wetenschappelijke onderzoeken uitgevoerd met PET, zowel om te zoeken naar de oorzaak van de ziekte van Alzheimer als om te kijken naar de voorspellende waarde van PET voor het stellen van een vroege diagnose.

Bloed-hersen barrière functie
Dit project maakt deel uit van een Europees samenwerkingsproject en richt zich op de rol van de bloed-hersen barrière bij de ziekte van Alzheimer. Met PET kan worden gekeken naar de functie van een ‘stofzuigerpomp’ in de bloed-hersen barrière. Van deze ‘stofzuigerpompjes’ wordt gedacht dat deze de hersenen kunnen beschermen tegen opstapeling van schadelijke eiwitten, die een rol spelen bij het ontstaan van de ziekte van Alzheimer. Er wordt onderzocht wat er met de ‘stofzuigerpompjes’ gebeurt bij gezonde veroudering, in patiënten met de ziekte van Alzheimer en bij andere neurodegeneratieve aandoeningen zoals vasculaire dementie.

Ontsteking
Dit project richt zich op ontstekingsmechanismen in de hersenen die een rol lijken te spelen bij de ziekte van Alzheimer. Met behulp van PET kan zogenaamde microglia activatie, een teken van ontsteking in de hersenen, worden aangetoond. Patiënten met de ziekte van Alzheimer worden vergeleken met gezonde ouderen. Ook patiënten met MCI worden onderzocht, om te onderzoeken of de microglia activatie zoals gemeten met PET een goede voorspeller is voor de ontwikkeling van de ziekte van Alzheimer.