Computermodel simuleert rol hersenen bij Tourette

Redactioneel

Lennard Bonapart

2 april 2017

Figuur 1: De belangrijkste hersengebieden die bij Tourette een motorisch tic kunnen genereren/beïnvloeden. Bron: PLOS Comput. Biol. (2017)

Een nieuw computermodel van de hersenen laat zien dat de motorische tics bij het Syndroom van Gilles de la Tourette mogelijk ontstaan uit interacties tussen verschillende delen in de hersenen. En dus niet vanuit een lokale storing, zoals altijd gedacht werd. Het gaat omeen studie van Daniele Calgiore (National Research Council, Italië). De resultaten werden 30 maart gepubliceerd in PLOS Computational Biology.

Motorische tics bij Tourette houden verband met een te veel aan striatale dopamine in de basale ganglia. Uit recente onderzoeken met dierlijke en menselijke hersenen blijkt dat het cerebellum, de thalamus en de cortex mogelijk ook betrokken zijn bij de tics die ontstaan bij Tourette. Met deze onderzoeksgegevens ontwikkelde Caligiore samen met zijn collega’s een computersimulatie van de hersenactiviteit betrokken bij de tic-stoornis. Het gaat daarbij om het ‘basale ganglia-cerebellair-thalamo-corticale’ systeem. Het computermodel reproduceert de neurale activiteit dat verband hield bij de tics bij een aap. Het model liet daarbij zien dat de tic-stoornis mogelijk ook signalen tussen de cortex, basale ganglia en cerebellum betreft.

Model
Door het model aan te passen, werden de resultaten uit de studie zorgvuldig nagebootst en snappen de wetenschappers nu beter hoe de hersenen mogelijk tics genereren. Het model laat zien dat abnormale dopamineactiviteit in de basale ganglia een soort kettingreactie geeft waardoor het thalamo-corticale systeem wordt getriggerd om een tic te geven. Het model laat ook zien dat de verbinding tussen de basala gangla en het cerebellum (In de aap-studie) mogelijk het cerebellum de mogelijkheid geeft om de productie van de motorische tic te beïnvloeden.

Dysfuncties
Daniele: ‘Het betreft de eerste poging om via een computermodel de rol van de basale ganglia en cerebellaire anatomische verbanden te bestuderen.’ De wetenschappers zagen ook dat het model is te gebruiken om het aantal tics dat wordt gegenereerd bij dysfuncties te bepalen in het circuit dat de basala ganglia, thalamus, cortex en cerebellum verbindt. De voorspellingen faciliteren tevens de mogelijkheid om nieuwe hersengebieden te identificeren die mogelijk als doel kunnen dienen voor behandelingen om motorische tics bij deze patiënten met Tourette te reduceren.

Simulaties
Volgens Caligiore kun je met computermodellen virtuele patiënten bouwen, waarbij je ook via simulaties potentiele nieuwe therapieën kunt testen. Caligiore: ‘De simulaties kosten minder dan echte testen, en er zijn geen ethische implicaties. Na de simulatie kunnen dergelijke veelbelovende therapeutische interventies in gericht onderzoek met echte patiënten. Het zou daarbij fijn zijn om mensen met Tourette van hun tics af te helpen.‘

Bron: journals.plos.org/ploscompbiol

Caligiore D, Mannella F, Arbib MA, Baldassarre G (2017) Dysfunctions of the basal ganglia-cerebellar-thalamo-cortical system produce motor tics in Tourette syndrome. PLoS Comput. Biol. 13(3): e1005395. doi:10.1371/journal.pcbi.1005395

Afbeedling 1: PLOS Comput. Biol. (2017)