Chapter 13 Nederlandse samenvatting A.R.E. Potgieser
Chapter 13 Nederlandse samenvatting Hoofdstuk 1 is een algemene introductie over de premotor cortex met een focus op betrokkenheid van deze gebieden bij het schrijven, omdat veel experimenten in dit proefschrift betrekking hebben op specifieke motore aspecten van schrijven. De premotor cortex heeft een belangrijke rol in de uiteindelijke integratie van taak-gerelateerde informatie en het doorgeven van deze informatie naar de primaire motor cortex. Premotor gebieden kunnen de motore output beïnvloeden door middel van directe interacties met het ruggenmerg. Binnen de premotor cortex kan een onderverdeling gemaakt worden in de ventrale premotor cortex (PMv), dorsale premotor cortex (PMd) en supplementary motor area (SMA). Deze premotore gebieden verschillen in connectiviteit met andere gebieden en in functionele specialisatie. Verstoring van premotor cortex functie kan ontstaan door een lokale laesie in de premotor cortex zelf of door een laesie in gebieden die disconnectie veroorzaken binnen hetzelfde functionele netwerk. Een andere oorzaak is een verstoorde premotor cortex functie door een verminderde input vanuit basale ganglia-thalame loops, zoals bij de ziekte van Parkinson (PD). Dit proefschrift was gericht op verschillende aspecten van premotor cortex functie. Hiervoor is eerst onderzoek gedaan bij gezonde individuen en daarna bij patiënten met PD en patiënten met een tumor waarbij de functie van de premotor cortex aangedaan is. In Hoofdstuk 2 onderzochten we arm- en handbewegingen tijdens schrijven met de linker en rechter hand bij dertig gezonde rechtshandige proefpersonen. Een kwantitatieve beschrijving van proximale en distale bewegingen liet een significant verschil zien in de bijdragen van deze bewegingen bij het schrijven met links ten opzichte van rechts. Rechtshandige proefpersonen maakten nagenoeg alleen gebruik van distale armbewegingen tijdens het schrijven met rechts, terwijl een combinatie van proximale en distale bewegingen gebruikt werd bij het schrijven met de linker hand. Dit was consistent met onze hypothese die volgde uit pilot observaties. Deze gedifferentieerde betrokkenheid van proximale en distale bewegingen tijdens schrijven wijst op een verschil in lateralisatie van cerebrale organisatie van beweging en een mogelijke relatie met taal. De voornamelijk distale bewegingen tijdens het schrijven met rechts weerspiegelen mogelijk een functionele dominantie van de linker PMv. Activiteit in de linker PMv zorgt er mogelijk voor dat taal tot uiting gebracht wordt in schrijfbewegingen. Het gebruik van meer proximale bewegingen tijdens het schrijven met links is mogelijk een weerspiegeling van dominantie van de PMd voor motore aansturing in de rechter hemisfeer, wat ook gezien wordt bij meer algemene ruimtelijke visuomotore transformaties zoals tijdens het reiken naar een object. Hoofdstuk 3 is een verdere uitwerking van de hypothese van gedifferentieerde PMd en PMv betrokkenheid tijdens schrijven, die volgde uit Hoofdstuk 2. Met functionele MRI (fmri) onderzochten we verdelingen van cerebrale activatie tijdens schrijven met rechts en links bij rechtshandige proefpersonen, met tikken als motore controle taak. We voegden een hogere orde motore controle taak toe, waarbij proefpersonen simpele geometrische figuren moesten tekenen om het schrijf-specifieke karakter van gedifferentieerde PMd en PMv betrokkenheid te onderbouwen. Deze controle taken maakten het mogelijk om te onderzoeken of schrijven in de hersenen gerepresenteerd wordt als unieke taal-gerelateerde handeling. Vijf gebieden in de linker hemisfeer waren specifiek betrokken bij schrijven; de antero-inferieure delen van zowel de PMv als PMd, het gebied van Broca, het posterieure deel van de linker gyrus temporalis medius (mtg) en de pre-sma. Activatie van de superior pariëtale cortex was niet schrijf-specifiek, omdat dit gebied ook sterk betrokken was bij het tekenen. De linker PMv 188
Nederlandse samenvatting was sterker betrokken bij het schrijven met rechts dan de rechter PMv bij het schrijven met de linker hand, terwijl dit niet het geval was bij het tekenen. De dominante rol van de linker PMv tijdens schrijven is consistent met het idee dat dit gebied een nauwe relatie heeft met het gebied van Broca, waardoor het zorgt voor integratie van motore functies met het frontale taalcircuit, ongeacht met welke hand geschreven wordt. Rechter PMd activatie was alleen zichtbaar gedurende schrijven met de linker hand en is betrokken bij ruimtelijke visuomotore transformaties in de rechter hemisfeer. We onderscheidden drie netwerken die betrokken zijn bij het schrijven en integreerden dit met bestaande taalmodellen. In Hoofdstuk 4 hadden we de hypothese dat de rechter PMd meer sensore informatie ontvangt uit de contralaterale hemisfeer dan de linker PMd uit de rechter hemisfeer. Daarom maakten we DTI scans bij zestien gezonde proefpersonen. Een groepsvergelijking van gehele hersenconnectiviteit met behulp van probabilistische tractografie liet inderdaad zien dat de rechter PMd sterkere verbindingen heeft met contralaterale occipito-pariëtale gebieden en in mindere mate ook met ipsilaterale occipito-pariëtale gebieden dan de linker PMd. De linker PMd had sterkere verbindingen met de contralaterale prefrontale hersenkwab en ipsilaterale anterieure pariëtale cortex en PMv, wat mogelijk van belang is in de voorbereiding van fijne, nauwkeurige bewegingen. Het patroon van verbindingen van de PMd onderbouwt een dominante rol van de rechter PMd tijdens visuomotore transformaties om doelgerichte bewegingen voor te bereiden. Hoofdstuk 5 beschrijft een voxel-based morphometry (VBM) studie waarbij een groot aantal patiënten met PD vergeleken zijn met gezonde controles. Een verstoorde premotor cortex functie kan ontstaan door een verminderde input vanuit basale ganglia-thalame loops. Daarom onderzochten we of een regionaal verminderde corticale functie bij PD, in het bijzonder in de SMA, niet alleen veroorzaakt wordt door verminderde activatie vanuit de basale ganglia, maar dat anatomische veranderingen optreden in de cortex. Langdurige hypo-activatie van de cortex door subcorticale structuren leidt mogelijk tot corticale atrofie. Daarom voerden we een retrospectieve analyse uit van 3 T MRI beelden bij 87 gezonde controles en 77 PD patiënten. De variatie in ziekteduur maakte het mogelijk om grijze stof volume afnames te onderzoeken gedurende ziekte progressie. In tegenstelling tot onze verwachting, vonden we geen volume afname van grijze stof in motore gebieden zoals de SMA. Mogelijk treedt er atrofie op in deze gebieden in latere stadia van de ziekte. Bij de PD patiënten was er initieel anterieure temporale atrofie, zich verspreidend naar occipito-temporale en posterior pariëtale gebieden gedurende het beloop van de ziekte. Dit patroon van atrofie is consistent met en benadrukt de vroege aanwezigheid van niet-motore symptomen bij PD patiënten. In Hoofdstuk 6 onderzochten we het effect van visuele feedback op de grootte van schrijven bij PD patiënten. We hadden de hypothese dat patiënten groter schrijven zonder visuele feedback vergeleken met controle proefpersonen. Vijfentwintig niet-tremor dominante PD patiënten zonder cognitieve dysfunctie en vijfentwintig leeftijd gematchte controles schreven een zin met en zonder visuele feedback. Zowel PD patiënten als controles schreven groter zonder visuele feedback. Er leek een tendens te zijn dat patiënten kleiner schrijven, maar dit was niet significant. We zagen geen decrement in grootte gedurende het schrijven bij de patiënten. Er waren geen verschillen in horizontale en verticale grootte van schrijven tussen de groepen. Groter schrijven zonder visuele feedback was dus een algemene eigenschap zonder verschillen tussen patiënten en controles. Mogelijk zijn er afwijkingen in de inschatting van 189 13
Chapter 13 grootte bij specifieke PD subgroepen. Vanwege de aanwezigheid van micrografie bij PD patiënten en de eerder beschreven versterkte invloed van externe stimuli, hebben we hier verder onderzoek naar gedaan. Hoofdstuk 7 beschrijft een fmri experiment bij rechtshandige gezonde proefpersonen waarin we de cerebrale mechanismen onderzochten die betrokken zijn bij motore en visuele aspecten van het inschatten van grootte. Dit inschatten van grootte is bijvoorbeeld van belang in het schatten van de afstand tot grijpbare objecten. Hiervoor gebruikten we een fmri visuomotor paradigma, waarbij proefpersonen elementaire figuren moesten kopiëren zonder visuele feedback. Perceptuele en motore componenten in het omgaan met congruentie en incongruentie in groottes van getekende en gepresenteerde figuren werden gedissocieerd. Hierdoor konden we verschillende eigenschappen van grootte tijdens visuomotore controle onderscheiden. Het bleek dat vooral de rechter inferior pariëtale cortex en dorsolaterale prefrontale cortex (dlpfc) betrokken waren bij het oplossen van visuomotore incongruentie; het matchen van motore en visuele coördinaten op een intern referentie systeem. Daarnaast waren pre-sma / dorsal anterior cingulate cortex (dacc) en anterior insula in de rechter hemisfeer geactiveerd bij incongruentie. Deze gebieden zijn betrokken bij verschillende cognitieve functies zoals aandacht, maar ook onderdrukking van cognitieve processen. De linker PMv was actief tijdens het tekenen van verschillende groottes, ongeachte congruentie of incongruentie, wat onderschrijft dat grootte een basale parameter is in visuomotore controle. Laterale occipitale cortex (LOC) activatie specifiek gerelateerd aan een constante grootte van tekenen gaf inzicht in het neuronale belang van de perceptie van object grootte in de context van de omgevende ruimte. Hoofdstuk 8 is een theoretisch overzichtsartikel waarin we aan de hand van patiënten met het SMA syndroom de motore functie van de SMA bediscussieerden. We hebben laesie studies geïntegreerd met neuroimaging studies en de overeenkomsten tussen het SMA syndroom en schijnbaar ongerelateerde aandoeningen zoals PD en tics zijn besproken. De integratie van deze vergelijkingen en het feit dat het enige restverschijnsel na herstel van het SMA syndroom een verstoring is van bimanuele alternerende bewegingen leert iets over de functie van de SMA. We stellen voor dat beide SMA s een tonische interhemisferale balans onderhouden, zowel betrokken bij de initiatie als inhibitie van bewegingen. Hoofdstuk 9 geeft een recent overzicht over de huidige rol van DTI tijdens hersentumor chirurgie. Een algemene introductie over de techniek werd gevolgd door een kritische beschouwing van technische beperkingen. We bespraken zowel beperkingen als mogelijke voordelen van de techniek. We denken dat DTI een veelbelovende techniek kan zijn voor preen intra-operatieve navigatie, hoewel er veel beperkingen en valkuilen geassocieerd zijn met deze techniek en er duidelijk verdere technische verbetering, standaardisatie en validatie moet plaatsvinden. Het kan aanvullende anatomische informatie verschaffen om te ondersteunen in een maximale tumor resectie zonder toename van morbiditeit, maar deze informatie dient geïnterpreteerd te worden in combinatie met andere bevindingen. De conclusie was dat DTI een rol heeft in de multimodale navigatie, vooral samen met de huidige gouden standaard van directe elektrische stimulatie. In Hoofdstuk 10 hebben we een pilot klinische studie uitgevoerd met DTI bij patiënten met tumoren in de linker hemisfeer. Pre- en postoperatieve DTI scans zijn gemaakt bij vier 190
Nederlandse samenvatting patiënten en vijf grote witte stof banen zijn getrackt met behulp van commercieel beschikbare klinische software. De banen zijn visueel geclassificeerd als normaal, in nauwe relatie met de tumor met mogelijke verplaatsing, verplaatst of verstoord, waarbij de gezonde hemisfeer als controle diende. In deze praktische studie benadrukten we belangrijke beperkingen van de techniek. De interpretatie van de afgebeelde banen was moeilijk vanwege de mogelijkheid van vals-negatieve en vals-positieve banen, terwijl er veel andere factoren waren die invloed kunnen hebben op de tractografie. DTI is niettemin mogelijk van waarde in de bepaling van de optimale benadering naar een tumor en voor een snellere intra-operatieve identificatie van witte stof banen. Hoofdstuk 11 is een algemene discussie van dit proefschrift. 191 13