NIBS

Non-invasive brain stimulation

Welke 3 vormen van invasieve hersenstimulatie zijn er? Waarom is elk invasief?

1) Deep Brain Stimulation

• elektrode geïmplanteerd → impulsen afgeven in weefsel errond

• geen operatie zonder risico’s

2) Vagus Nerve Stimulation

• autonoom ZS stimuleren: parasympatische activatie, sympatische inhibitie

• NT vrijstellen/beïnvloeden in brein

3) Electroconvulsive Therapy

• elektrische schokken geven

• volledige verdoving nu

Welke 3 vormen van non-invasieve hersenstimulatie zijn er?

1) Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)

2) Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS)

3) Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)

Hoe werkt Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)?

Stroom induceren in hersenweefsels mbv magnetisch veld

• spoel thv schedel → magnetisch veld opgewekt → elektrische stroom geïnduceerd → intensiteit groot genoeg, dan actiepotentiaal

• actiepotentiaal niet het geval bij elektrische varianten

Waarvan zijn de effecten van Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) afhankelijk (3)?

1) Intensiteit TMS

2) Locatie

• vb. motorische cortex → motorische functies

3) Frequentie

Welke 4 soorten frequentie van Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) zijn er?

1) Single-pulse TMS

2) Low-Frequency rTMS

3) High Frequency rTMS

4) Theta-Burst rTMS

Hoe werkt single pulse TMS? Wat is de valkuil hierbij?

Hele hoge intensiteit

Niet therapeutisch, maar diagnostisch interessant: marker voor hoe goed corticale pathways werken

Placebo effect: pulsen sterk te horen

Hoe werkt Low-Frequency rTMS?

Reductie corticale excitabiliteit → hyperpolarisatie → ‘inhibitie’

• minder gevoelig voor actiepotentialen

• vb. herstel van handmotoriek na beroerte (ongecontroleerde bewegingen) → stimulatie contralaterale primaire motorische cortex

Hoe werkt High-Frequency rTMS?

Toename corticale excitabiliteit → depolarisatie → ‘excitatie’

• vb. depressie: gebrek aan activatie in dlPFC → regio stimuleren

• vb. neuropathische pijn: stimulatie primaire motorische cortex

Hoe werkt Theta-Burst rTMS? Tip: er zijn 2 manieren.

Intermittent → ‘excitatie’

• bepaald patroon, vb. 2s burst, 8s pauze

Continu → ‘inhibitie’

Hoe werkt Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS)?

Stroom induceren in hersenweefsels mbv zwakke gelijkstroom

Werkingsmechanisme niet helemaal gekend

• rustmembraanpotentiaal beïnvloed, maar geen actiepotentialen

Hoe verschilt de werking van TMS met die van tDCS?

TMS:

• magnetisch veld

• actiepotentialen

• corticale & subcorticale stimulatie

tDCS:

• elektrische gelijkstroom

• geen actiepotentialen

• corticale stimulatie

• geen subcorticale stimulatie → wellicht wel indirect beïnvloed, door corticaal deel van netwerk te stimuleren

Hoe verschilt anodale van kathodale tDCS?

Anodale tDCS

• depolarisatie

• toename excitabiliteit

• excitatie

Kathodale tDCS

• hyperpolarisatie

• reductie excitabiliteit

• inhibitie

Wat zijn proof-of-concept studies & wat tonen ze aan over de effectiviteit van tDCS?

Kleinere steekproef om eerst te tonen wat interventie kan doen

Heterogene resultaten:

→ Effectief voor depressie (level A)

→ Waarschijnlijk effectief voor pijn, Parkinson, CVA, epilepsie, schizofrenie, verslaving… (level B)

Heterogene methodologieën

• veel tDCS parameters

• interindividuele variabiliteit in steekproeven

Er zijn verschillende vormen van tDCS, o.a. conventioneel en High Definition. Welke is beter?

Conventioneel stimuleert niet focaal

High Definition niet altijd beter

→ Hangt af van doel

Hoe werkt Transcranial Alternating Current Stimulaion (tACS)? Waarvan is het effect afhankelijk?

Huidige oscillerende hersenactiviteit moduleren mbv externe toepassing wisselstroom

Afhankelijk van frequentie

• alpha (8-12 Hz)

• beta (13-30 Hz)

• gamma (>30 Hz)

Wat zijn de indicaties voor tACS?

Abnormale oscillatoire patronen

• Parkinson

• epilepsie

• chronische pijn

• depressie

• …

Wat zijn positieve effecten van tACS bij dementie, alcoholmisbruik, Parkinson & Mild Cognitive Impairment?

1) Dementie: gamma (>30 Hz) tACS van dLPFC → geheugen verbetering

2) Alcoholmisbruik: alpha (8)12 Hz) tACS → verbetering inhibitoire controle

3) Parkinson: individualized tACS → verbetering motorische & cognitieve uitkomsten

4) MCI: gamma tACS van dLPFC → verbetering cognitieve uitkomsten

Wat zijn 5 toekomstige technieken?

1) Geïndividualiseerde protocols

• idealiter van iedereen MRI → veld stimuleren op persoons MRI

2) Closed-loop stimulatie

• EEG

3) Robot-geleide stimulatie

• robot houdt spoel vast voor accuraatheid, automatische aanpassing in beweging als persoon zijn hoofd beweegt

4) Technieken zonder perifere zenuwstimulatie

• kanttekening: tDCS niet transcranieel, maar transcutaan (oppervlakkig) → geen actiepotentialen, enkel in perifere zenuwen

5) Temporele interferentie stimulatie

• kan ook subcorticaal

Wat is de waarde van niet-invasieve hersenstimulatie (NIBS) in fundamenteel onderzoek (2)?

1) Causale rol van specifieke hersengebieden bij specifieke lichamelijke functies

2) Neurale netwerken moduleren → onderzoeken hoe hersengebieden samenwerken in context van een functie

• vb. excitatie motorische cortex → verbetering motorische functie

Wat is de klinische waarde van niet-invasieve hersenstimulatie (NIBS) (2)?

1) Therapeutische interventies

2) Neurorevalidatie — neurale plasticiteit

Wat zijn de 4 clusters van DSM-criteria voor een verslaving?

1) Controleverlies

2) Sociale impact

3) Persoonlijke negatieve consequenties

4) Gerelateerd aan negatieve bekrachtiging

Met welke andere mentale problemen vormt verslaving vaak comorbiditeit?

Eén of meerdere andere DSM-stoornissen

• meestal PTSS, angst, stemming, persoonlijkheid

• ook schizofrenie

• hoeft niet per se diagnose te zijn, subklinisch voldoende

Tweerichtingsverbanden

Wat zijn 5 risicofactoren voor verslaving?

1) Erfelijkheid

2) Temperament

3) Leeftijd

4) Toegankelijkheid

5) Levensgebeurtenissen

Krijgen de meeste mensen die drugs gebruiken wel of geen verslaving?

Geen

Welke 3 biologische mechanismen (systemen) spelen een belangrijke rol bij verslaving? Welke hersenregio’s horen daarbij? Wat zijn risicofactoren bij elk systeem om een verslaving te ontwikkelen?

1) Beloningssystemen

• VTA

• ventraal & dorsaal striatum

• risicofactor: minder gevoelig voor natuurlijke reinforcers → toename cue reactiviteit, afname beloning van natuurlijke reinforcers

2) Executieve systemen

• PFC

• risicofactor: impulsiviteit → afname inhibitiecontrole

3) Stress systemen

• HPA-as

• risicofactor: vroege negatieve levensgebeurtenissen → toegenomen stress-reactiviteit tijdens ontwenning/abstinentie

Welke route maakt deel uit van het beloningssysteem voor verslaving?

Mesolimbische dopaminerge route

• VTA neuronen geven dopamine af in ventraal & dorsaal striatum

Wat is een noodzakelijke maar onvoldoende voorwaarde voor bekrachtiging, hetgeen een rol speelt bij verslaving?

Dopaminerelease in nACC

• natuurlijke zaken: eten, seks…

• cruciale rol in positieve bekrachtiging bij verslaving

Geven producten of natuurlijke bekrachtigers een grotere dopaminerelease?

Grotere dopaminerelease bij producten dan natuurlijke bekrachtigers

• alcohol, tabak, stimulantia, cannabis, benzodiazepines…

• hallucinogenen (psilocybine, LSD…) minder eenduidig: niet veel verslavingen

Wat is de korte termijn werking van verslaving?

Operante conditionering

• positieve bekrachtiging (+S+) → roes (euforie) → toename in gedrag (ook distaal: associatie)

• (negatieve bekrachtiging (-S- / °S-))

+S+ is zo sterk dat LT negatieve consequenties verwateren

Drugs zorgen voor een gevoel van roes (rush, euforie). Welke 2 zaken spelen een rol bij de effecten van drugs?

Manier van toediening & werkingssnelheid

• hoe sneller piek, hoe sterker associatie tussen gedrag & belonend effect van de substantie (grotere contiguïteit

Wat is de lange termijn werking van verslaving (3)?

1) Homeostase bereiken

• reductie basale niveaus van dopamine in nACC → disforie tijdens ontwenning

• → negatieve bekrachtiging: -S- / °S- wegwerken

• reductie aantal dopaminereceptoren → verminderde respons op zelfde dosis, op natuurlijke bekrachtigers

2) Downregulatie ventraal striatum

• → minder sterke reactie op product → dosis stijgt

• → minder sterke reactie

3) Automatisering van gebruik

• verschuiving van instrumenteel gedrag (R-S, operant) naar habitueel/compulsief (S-R, klassiek) leren

• cues ipv gebruik zelf → dopaminerespons → drang

• dorsaal striatum

• zie foto

Wat is de paradox van de gevoeligheid voor verslavende producten op lange termijn?

Verslaving hangt samen met minder gevoeligheid voor product

• downregulatie ventraal striatum

Maar cue reactiviteit: sterkere reacties op stimuli geassocieerd aan gebruik

• vb. plop geluid fles, prenten…

• steeds distaler

• ventraal → dorsaal striatum (belonings- & aandachtssysteem)

Waarbij speelt negatieve bekrachtiging een rol?

Rol in acquisitie

• psychologische coping

• medicatie

• negatieve ontwenningsverschijnselen / craving

• verschuiving van +S+ naar -S- (reward naar relief)

Waarnaar evolueren onderstaande aspecten aan verslaving typisch na een lange termijn?

• impulsief

• instrumenteel/doelgericht

• operant

• projecties VTA

• reward

• dopaminerespons op …

Impulsief → compulsief

Instrumenteel/doelgericht → automatisch

Operant R-S → klassiek S-R

Projecties VTA naar ventraal nACC striatum: cruciaal voor acquisitie verslavingsgedrag → projecties VTA naar dorsaal striatum: gewoontevorming/automatisering

Reward (+S+) → relief (-S-)

Sterke dopaminerespons op gebruik → op cues

Welke 2 veranderingen in de stresssystemen zijn geassocieerd met verslaving?

1) HPA-as activiteit verzwakt prefrontale inhibitiefuncties

• langdurige stressoren vermindert werking PFC

• trauma → HPA-as problemen → PFC problemen → risico verslaving → slechte coping…

2) Verhoogde biologische markers (CRH) van stress bij abstinentie

• gelinkt met agitatie, opgedraaid, angstig

• CRH-antagonisten (relief)

Welke rol spelen (disfuncties in) executieve systemen bij verslaving?

EF in PFC

• disfuncties in inhibitiecontrole → psychopathologie

Positieve bekrachtiging op KT vs negatieve effecten op LT

→ Belang inhibitie

• PFC stuurt inhibitoire projecties naar dorsaal striatum

Welke 2 afwijkingen in executieve systemen bij verslaving?

PFC stuurt inhibitoire projecties naar dorsaal striatum

1) Hypoactivatie dLPFC bij verslaving

• → verlaagde inhibitiecontrole

2) Afname grijze & witte stof in PFC gelinkt met verslavingen

Wat zijn 5 risicofactoren verbonden met executieve systemen voor verslaving?

1) Jongvolwassenheid als risicoperiode: PFC nog in ontwikkeling

• zaadjes van verslaving geplant

2) Impulsiviteit

3) Gedragsinhibitie op 10-12 jaar voorspellend voor latere problemen met middelenmisbruik

4) Neurotoxische effecten van middelen op PFC

5) Gedeeltelijke structurele & functionele normalisatie met langere abstinentie

→ Tweerichtingsverbanden