Onderzoekers van Amsterdam UMC hebben als eersten de anatomie van de kleine hersenen op ongekend detailniveau in kaart gebracht. Met geavanceerde beeldvorming laat het team zien hoe dit hersengebied, cruciaal voor motorische en cognitieve functies, is opgebouwd. De doorbraak kan verklaren hoe aandoeningen ontstaan en waarom bestaande behandelingen tekortschieten. Ook biedt het volgens betrokken neurologen perspectief op nieuwe therapieën voor uiteenlopende neurologische ziekten.
Hoewel het volume van de kleine hersenen (cerebellum) ongeveer 20 procent is van de gehele hersenen, bevatten ze meer zenuwcellen dan de rest van de hersenen. In dit kleine gebied zijn verschillende essentiële motorische en cognitieve functies gelokaliseerd, zoals evenwicht en bewegen, maar ook aandacht, taal en leren.
Toch blijft het cerebellum, oftewel de kleine hersenen, relatief onderbelicht, zegt Matthan Caan, natuurkundige en onderzoeker in AI en medische beeldvorming. Er is volgens Caan veel minder onderzoek naar gedaan dan naar de grote hersenen. “Door de fijne, sterk gevouwen structuur zijn details met een standaard MRI-scan niet zichtbaar. Wij hebben een methode ontwikkeld waarmee voor het eerst de samenstelling en architectuur van het cerebellum nauwkeurig in kaart kunnen worden gebracht”, zegt Caan.
7 Tesla MRI-scanner
De onderzoekers van Amsterdam UMC hebben de kleine hersenen nu in ongekend detail in beeld gebracht met een 7 Tesla MRI-scanner van het Spinoza-centrum voor neuroimaging. Waar de krachtige scanner eerder vooral werd gebruikt voor de grote hersenen, is het team erin geslaagd het cerebellum in 18 minuten nauwkeurig te scannen.
Door speciale correctietechnieken kunnen zelfs kleine bewegingen geen onscherpte veroorzaken, waardoor vijftien keer meer details zichtbaar zijn. Zo kunnen structuren tot 0,4 millimeter worden gemeten, waardoor de fijne plooien, de verdeling van bloedvaten en de samenstelling van de grijze stof in verschillende delen van het cerebellum duidelijk zichtbaar zijn. Zoals Caan het samenvat: “We zien nu vijftien keer meer details.”
Trillen
De route van dit fundamentele onderzoek naar concrete toepassingen in de kliniek is nog lang, maar volgens neuroloog Arthur Buijink vormen de nieuwe inzichten een belangrijke stap richting mogelijke toekomstige behandelingen. Buijink doet zelf veel onderzoek naar patiënten met een tremor. Hij vertelt dat niet goed wordt begrepen waarom mensen überhaupt trillen. Er was tot op heden nog geen goede manier om te kijken naar afwijkingen in de verschillende gebieden binnen het cerebellum. Met de nieuwe, geavanceerde beeldvorming is het volgens Buijink mogelijk om te kijken of er subgroepen zijn binnen deze patiëntengroep met een tremor en of die op bepaalde medicatie reageren of dat ze voor bepaalde hersenoperaties in aanmerking komen.
Rol kleine hersenen
Ook voor onderzoek naar functiebeperkingen als gevolg van bijvoorbeeld multiple sclerose ziet Buijink mogelijkheden. Hij denkt hierbij aan: evenwichtsproblemen, coördinatieproblemen, of cognitieve problemen. Het zou volgens hem heel goed kunnen dat de kleine hersenen hierin een grote rol hebben. “De cellenlaag in de kleine hersenen waar je naar wilt kijken is hoogstens een millimeter dik en moeilijk in beeld te brengen. Nu kunnen we dat wel. Het kan verklaren waarom mensen bepaalde klachten hebben en of ze wel of niet voor bepaalde medicatie in aanmerking komen. Dat is winst voor patiënten”, vertelt Buijink.
Matthan Caan, Nikos Priovoulos en medeonderzoekers beschrijven in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences hoe ze erin zijn geslaagd zijn met de nieuwe combinatie van technieken de kleine hersenen in kaart te brengen.
Hersenactiviteit
Afgelopen zomer viel ons oog op een opvallende innovatie vanuit het BrainEcho Lab van het Erasmus MC. Het gaat om een echoapparaat dat hersenactiviteit in detailniveau kan volgen, niet alleen in rust maar zelfs terwijl patiënten zich bewegen. Onder leiding van neurowetenschapper Pieter Kruizinga en AIOS-neurochirurg Sadaf Soloukey liet het onderzoek zien dat het apparaat in staat is hersenactiviteit te registreren met een snelheid van maar liefst 10.000 beelden per seconde. Zo ontstaat een realtime inkijk in het brein zoals nog nooit eerder mogelijk was.
