Sluipwegen in de hersenen: oude wijn, nieuwe zak!
Sluipwegen in de hersenen: aandacht voor plasticiteit in Medisch Contact van 8 juli 2009: de Canadese psychiater en hoogleraar Norman Doidge publiceerde een topboek over de kneedbaarheid of plasticiteit van de hersenen. Hij zegt:‘Schrikbarend veel dokters denken dat het brein een star orgaan is.’ De psychiater beschrijft een hele serie patientenvoorbeelden waaruit blijkt dat de hersenen veel meer kunnen dan we denken. We zullen zien dat dit oude wijn is in nieuwe zakken. Maar daarom niet minder waardevol. Professor Bethe stelde namelijk in 1933 precies hetzelfde als professor Doidge nu....
The Brain That Changes Itself ; daarin toont de hoogleraar aan de Columbia University aan dat het brein veel dynamischer is dan tot nu toe nog steeds velen denken. Hij zegt: ‘Medische opleidingen zien het brein van oudsher als een machine, waarbij elk onderdeel een specifieke functie op een aparte locatie bekleedt. Hersenen blijken echter beter vergelijkbaar met een kneedbare hoop klei die zich continu en tot op hoge leeftijd herschikt.’
Daarmee is Doidge niet nieuw, vele neurologen voor hem wezen op deze plasticiteit, maar dat ging steeds in tegen het dogma dat hersencellen niet delen en de hersenen alleen maar kunnen afsterven. De Russische neuropsycholoog Luria heeft een halve eeuw geleden al gehamerd op de plasticiteit van het zenuwstelsel, maar ook hij bleef een roepende in de woestijn. Nu weer een nieuwe ronde met nieuwe kansen.
Waarom is dit belangrijk? Om het therapeutisch nihilisme te doorbreken. Als we met zijn allen blijven geloven dat het zenuwstelsel een afstervende zaak is, dan ga je ook weinig proberen bij optredend functieverlies. Dat zien we zelf ook dagelijks in onze praktijk. We kunnen daar niets meer aan doen, daar moet u mee leren leven, krijgen veel patienten met neurologische aandoeningen te horen van hun behandelend arts.
De psychiater zegt over zijn patienten en de gevalsbeschrijvingen:
‘Het gaat hier om succesvolle behandelingen van aandoeningen die voorheen werden gezien als per definitie ongeneeslijk. Dat toont in ieder geval aan dat de medische wetenschap een fundamentele denkfout heeft gemaakt door aan te nemen dat informatie door ieder brein op dezelfde manier wordt verwerkt.
Het klopt weliswaar dat bepaalde functies, zoals het spraakvermogen, meestal gekoppeld zijn aan specifieke plekken in het brein. Maar het blijkt hierbij om een vuistregel te gaan, waarop uitzonderingen mogelijk zijn.’
Use it or lose it!
Dat principe hanteren we altijd. Bijven bewegen, blijven oefenen, blijven nadenken, het zenuwstelsel blijven stimuleren. Zowel voor patienten met een beroerte als patienten met een neuropathie. De hoogleraar vervolgt:
‘Zo heeft het zenuwstelsel bij neurologische aandoeningen aanvankelijk de neiging om het betreffende deel in de hersenen te beschermen, net zoals iemand die zijn elleboog heeft gestoten daar ook voorzichtiger mee omgaat. We weten inmiddels ook dat het plastische brein een use it or lose it-principe hanteert, wat inhoudt dat de gebieden die tijdelijk worden afgesloten, na een tijdje beginnen af te takelen. Het is dus zaak om te voorkomen dat die beschermingsperiode te lang duurt, wat nogal eens voorkomt.’
Niet nieuw, behoorlijk oud! Eerst de USA
Maar dat hele idee van de neuroplasticiteit is dus helemaal niet nieuw. Precies en snel achterhalen wanneer het de eerste keer geintroduceerd werd kunnen we nu even niet. Wel geven we delen van een tekst weer, uit 1939, ik bedoel maar… We kiezen eerst voor een tekst van een wetenschapper uit de VS :
Het gaat om een tekst uit het tijdschrift: BULLETIN OF MATHEMATICAL BIOPHYSICS VOLUME 1, NUMBER 9. JUNE, 1939. En de titel is: ON THE SO CALLED PLASTICITY OF THE CENTRAL NERVOUS SYSTEM. De auteur was Dr. N. RASHEVSKY van’The University of Chicago’
We citeren wat passages:
One of the most important properties of the central nervous sys- tem is a peculiar combination of definitely localized structures on one hand and of a large amount of variability of function of a given struc- ture on the other. Removal of a region of the brain, which is known to control a given activity, usually results in the loss of that activity. But not infrequently the loss is temporary, the lost function being eventually assumed by some other part of the brain, which normally may not appear to contribute anything to that particular function.
De auteur voegt dan toe dat de verklaring daarvan relatief simpel is…
It is the purpose of this note to point out, that such phenomena find a very natural and simple explanation in the light of the mathematico- biophysical theory of the brain..
En hij gaat verder:
A number of parallel excitatory neuronic chains are inter-connected with each other by inhibitory fibers, so that the excitation of one neuronic chain tends to inhibit the others. As has been shown such an arrangement possesses the following property: If all the parallel chains are excited with unequal intensity at their afferent ends, then the excitation is transmitted only through a few of these chains, which are excited most strongly, all the weaker ones being completely inhibited, even though they are stimulated with a super-liminal inbensity. How many of the chains will be inhibited depends on the relative values of excitation of the different chains, and on the constants characteristic of the inhibitory fibers.
Dus al voor de eerste helft van de vorige eeuw werd nagedacht over het fenomeen van de neuro-plasticiteit!
Plastizitaet: een begrip uit de Duitse neurologie
De Duitse wetenschappers hebben ook lang nagedacht over plasticiteit van het zenuwstelsel. In 1933 schreef de Duitse hoogleraar Bethe bijvoorbeeld een artikel met als titel: Die Plastizitaet (Anpassungsfaehigkeit) des Nervensystem, en hij stelt:
Altere und vor allem neuere Untersuehungen sprechen dafuer, dab die Verbindungen zwischen Aufnahmeapparaten (Sinnesorganen) und Erfolgsorganen (Muskeln, Druesen usw.) nicht far jeden Einzelfall anatomisch festgelegt sind, sondern dab sieh das nervoese Geschehen in einem relativ diffusen Leitungsnetz je nach Lage der inneren und aussere Verhaetnisse in sehr verschiedenartiger und nur im Grundprinzip vorgesehener Weise immer wieder neu regelt.
Verder een lang verhaal, maar de afsluiting is uiterst boeiend, wat onze hoogleraar anno 2009 verkondigt, stelde Bethe ook in 1933….is het niet te bizar voor woorden???
Wir mussen unsere Vorstellungen von den Verrichtungen des ZNS von Grund auf neu aufbauen. Umlernen ist immer eine schmerzliche Aufgabe, abet es bleibt uns so oft im Leben nicht erspart.
Wie schon manchmal in der Physiologie, so sind auch bier die staerksten Anregungen, unsere Vorstellungen zu revidieren, aus der vergleicherden Physiologie gefiossen. Dass uns die vergleichende Betrachtung zn neuen Erkenntnissen leiten kann, ist aber keine Entdecknng der neueren Zeit. Schon der weise Koenig SALOMO sagt: ,,Gehe bin zur Ameise, du Fauler; sehe ihre Weise an, dab du klug werdest"
Nou begrijpen we dat laatste met die mieren niet precies, dat zal wel theologische kennis veronderstellen , maar toch!
Dus als een paradigma in de wetenschap eenmaal vastzit…kan je tussen 1933 en 2009 nog veel proberen te bewijzen, maar de essentie van dat paradigma verandert niet… De hersenen kunnen niet veranderen. Dat dachten ze in 1933 en daarvoor al…en nu nog steeds!!!
En in 1926 toonde Bethe aan dat de plasticiteit ook in de perifere delen van het zenuwstelsel voorkomt, toen hij een studie deed naar de eigenschappen van de buikzenuwknopen bij een waterkever. In een publicatie met als titel: Altes und Neues ueber die Plastizitaet des Nervensystems komt het volgende voor:
Plastizitaet ist also schon den tiefsten Zentren, dem Bauchmark (vergleichbar dem Rueckenmark) eigen.
Ons eigen neuroplasticiteitsonderzoek: Leiden
In Leiden werkt o.a. de hoogleraar Bob van Hilten aan neuroplasticiteit, o.a. bij de ziekte van Parkinson en dystonie. Op de website van de Universiteit Leiden vinden we dan ook een heldere uiteenzetting over plasticiteit, waaraan Van Hilten in zijn oratie aandacht besteedde. Die uiteenzetting volgt hier.
Hoe werkt het zenuwstelsel? Ieder mens beschikt over circa honderd miljard zenuwcellen, die volgens een erfelijk bepaald, vast wegenplan in netwerken geïntegreerd zijn. Dat is de oorspronkelijke ‘hardware’ waarmee ieder mens is uitgerust. Zenuwcellen communiceren met elkaar via contactplaatsen, synapsen. Iedere individuele zenuwcel kan de signaaloverdracht op iedere contactplaats veranderen en kan ook het aantal contactplaatsen vermeerderen of verminderen. Zo kan de informatieoverdracht van de ene naar de andere zenuwcel verzwakt of versterkt worden.
Dit proces heet neuroplasticiteit. Zodoende wordt er op de hardware steeds weer andere ‘software’ gedraaid, iets waarbij vooral prikkels of ervaringen uit de omgeving een belangrijke rol spelen.
Leren door neuroplasticiteit: door neuroplasticiteit zijn we in staat nieuwe kennis en vaardigheden op te doen. Leren fietsen, typen of tennissen kan alleen maar dankzij de nieuwe verbindingen die onze zenuwcellen maken met andere.
Door neuroplasticiteit kunnen gezonde zenuwcellen de functie van zenuwcellen uit een beschadigd gebied overnemen, waardoor een zekere mate van herstel mogelijk is.Iemand die door ongeluk of ziekte zijn gezichtsvermogen verliest kan door braille te leren de bedrading tussen de zenuwcellen voor taal en zien opnieuw verbinden met zenuwcellen die belangrijk zijn voor het tastgevoel.
Uit de oratie van Professor van Hilten
Neuroplasticiteit – software aanpassingen
Op grond van erfelijke factoren worden zenuwcellen volgens een vast wegenplan in netwerken geïntegreerd. Het zenuwstelsel van de mens wordt op deze wijze voorzien van standaard “hardware”. Zenuwcellen communiceren met elkaar via contactplaatsen (synapsen) en beschikken over de mogelijkheid om het aantal contactplaatsen of de signaaloverdracht per contactplaats te veranderen. Hierdoor is het mogelijk om de informatieoverdracht van de ene zenuwcel op de andere zenuwcel te verzwakken of te versterken. Dit proces wordt neuroplasticiteit genoemd. Zodoende wordt er op de hardware steeds weer andere “software” gedraaid, iets waarbij vooral prikkels of ervaringen uit de omgeving een belangrijke rol spelen.
Hoe dynamisch dit proces is, wordt goed geïllustreerd door de hersenontwikkeling van een kind. In de oorspronkelijk aangelegde hardware, heeft een gemiddelde zenuwcel 2500 contactplaatsen met andere zenuwen. Rond de leeftijd van 3 jaar is dit aantal door de prikkelrijke omgeving van het kind toegenomen tot 15,000 contactplaatsen. Hierna neemt dit aantal met de leeftijd weer af, omdat weinig gebruikte verbindingen afgezwakt of opgeheven worden; “use it or lose it”. De snelheid waarmee software veranderingen plaatsvinden, maakt een TOM TOM van het zenuwwegennet onbruikbaar. Neuroplasticiteit kent verschillende vormen die geleidelijk aan beter gekarakteriseerd worden. Zo maakt neuroplasticiteit het onder andere mogelijk om de software noodzakelijk voor het maken van nieuwe bewegingen, aan te passen. Iets dat bijvoorbeeld belangrijk is geworden na de introductie van het mobieltje, want onze duim heeft voor het intypen van informatie een nieuwe functie erbij gekregen.
Door neuroplasticiteit kunnen gezonde zenuwcellen de functie van zenuwcellen uit een beschadigd gebied overnemen waardoor een zekere mate van herstel mogelijk is. Op grotere schaal is het zelfs mogelijk dat een hersengebied de functie van een op afstand gelegen hersengebied overneemt. Zo kan een persoon die blind wordt, door Braille te leren de bedrading tussen de zenuwcellen voor taal en het zien opnieuw verbinden met zenuwcellen die belangrijk zijn voor het tastgevoel.
Door middel van neuroplasticiteit kunnen wij dus leren, onthouden en ons aan een nieuwe omgeving aanpassen. Zonder neuroplasticiteit wordt uw spelletje golf of tennis nooit wat en heeft een patiënt met een hersenbeschadiging ook geen kans op herstel. Door neuroplasticiteit is het zelfs mogelijk dat oude honden nog truckjes leren.
En Van Hilten eindigt zijn oratie met:
De geschiedenis van de neurologie werd tot vrij recent gedomineerd door onderzoek naar hardware problemen. Met neuroplasticiteit is er een nieuwe periode voor de Neurologie aangebroken. De prevalentie van de uit software problemen voortkomende neurofunctionele stoornissen is hoog. Neuroplasticiteit kan software blijvend veranderen. Inzicht in de mechanismen die hierachter schuil gaan zou ons veel kunnen leren over de chronificatie van klachten, een onderwerp met zowel grote maatschappelijke als economische consequenties.