Bij ALS is het deel van de hersenen dat de spieren aanstuurt, de motorische hersenschors, verdund. Dit wordt veroorzaakt doordat motorische zenuwcellen afsterven. Dat is een van de bevindingen van natuurkundige Ruben Schmidt in zijn onderzoek naar de zenuwcellen en zenuwverbindingen in de hersenen van mensen met ALS. Uit het onderzoek van Ruben bleek dat ook de verbindingen in de hersenen aangetast zijn bij ALS, oftewel verminderde hersenconnectiviteit. Daarnaast onderzocht hij met MRI-scans de hersenen van gezonde dragers van een mutatie op het ALS-gen C9orf72.
Medische beeldvormingstechnieken waarmee de hersenen in beeld gebracht kunnen worden (ook wel neuroimaging technieken genoemd), bieden de mogelijkheid om de structuur en activiteit van het brein van ALS-patiënten te bestuderen. Het onderzoek in dit proefschrift maakt gebruik van magnetic resonance imaging (MRI), waarmee zowel structuur als activiteit in het brein gemeten kan worden. De studie is verricht op het ALS Centrum en het Dutch Connectome lab op het UMC Utrecht Hersencentrum.
Het connectoom: netwerk van zenuwverbindingen
De term “connectoom” verwijst naar de complete kaart van alle neurale verbindingen van de hersenen. In ALS is met behulp van connectoom studies aangetoond dat de verbindingen van met name het motorische netwerk zowel structureel als functioneel aangedaan zijn.
Veranderingen in het brein
Uit de studie van Ruben bleek een afname in het aantal motorische zenuwcellen in de motorische hersenschors. Deze afname ging hand in hand met een afname in het aantal verbindingen in dit deel van het brein.
Verspreiding in het brein
Verder onderzocht Ruben hoe ALS zich verspreidt in het brein. Hij bekeek of dit via de zenuwcellen verloopt. In de motorische zenuwcellen zitten bij ALS eiwitten die verkeerd gemaakt zijn in de cel, verkeerd gevouwen. Mogelijk verspreiden deze verkeerd gevouwen eiwitten zich via de (witte stof) verbindingen van het connectoom. De witte stof is het deel dat de lange, gemyeliniseerde uitlopers (axonen) van de zenuwcellen bevat.
Familiaire ALS
Ook deed Ruben onderzoek in een familie met familiare ALS. In deze grote familie veroorzaakt een mutatie op het ALS-gen C9orf72 de ziekte ALS. Er werden MRI-scans gemaakt van gezonde dragers van deze mutatie, dat zijn familieleden die de mutatie in het ALS-gen dragen en dus een verhoogd risico op ALS hebben. Ook werden MRI-scans gemaakt van ALS-patiënten in deze familie. Hoewel deze mutatiedragers (nog) geen tekenen hadden van ALS, lieten MRI-scans wel verdunning van de hersenschors zien in vergelijking met de niet-dragers. Opvallend is dat de verdunning niet gevonden werd in de verwachte motorische schors, maar in andere gebieden. Mogelijk maakt dit de dragers gevoeliger om ALS te ontwikkelen op latere leeftijd. Er werd geen verschil gemeten in de connectiviteit, de verbindingen in de hersenen.
Samenvattend
Samenvattend zijn er in het brein dus een aantal veranderingen bij ALS. Namelijk een afname in het aantal motorische zenuwcellen, waardoor er een verdunning is van de hersenschors en verzwakking van zenuwverbindingen in het connectoom. Meer onderzoek naar verspreiding van de verkeerd gevouwen eiwitten (ALS-eiwitten) tussen de motorische zenuwcellen is nodig.
Proefschrift
Deze bevindingen zijn beschreven in het proefschrift van Ruben Schmidt: ALS IMPRINTS ON THE BRAIN LINKED TO THE CONNECTOME
Promotoren: Prof. dr. Leonard van den Berg
Prof. dr. Jan Veldink
Co-promotor: Dr. Martijn van den Heuvel
Nederlandse_samenvatting Proefschrift Ruben Schmidt
Op 14 maart heeft Ruben Schmidt zijn proefschrift openbaar verdedigd.
Datum en tijd: Dinsdag 14 maart 2017 16.15 uur
Locatie: Academiegebouw, Domplein 29, Utrecht.