Nieuwe hersencellen door elektroshock

Opluchting voelt Iris Sommer, hoogleraar psychiatrie aan het Universitair Medisch Centrum Groningen. Omdat ze nu, samen met een collega, heeft laten zien dat elektroconvulsieve therapie – in de volksmond elektroshocks – de groei stimuleert van een hersengebiedje. Jarenlang schreef ze deze elektroconvulsieve therapie voor bij patiënten met ernstige, terugkerende depressie, bij wie niets anders meer hielp. Een patiënt krijgt daarbij elektroden aan weerskanten van zijn hoofd geplakt, een anesthesist brengt hem onder narcose en geeft spierverslappers, en dan drukt de behandelend psychiater op een knop. Twintig seconden jaagt er stroom door het brein van de patiënt om een kunstmatige epileptische aanval op te wekken. Dan mag de stroom er weer af en kan de patiënt uit de narcose komen. Een behandeling bestaat doorgaans uit twaalf van deze shocks, twee per week.

Een slecht imago

Mede door de film One flew over the cuckoo’s nest uit 1975, waarin de crimineel Randle McMurphy (vertolkt door Jack Nicholson) zonder verdoving – en zonder instemming – elektroshocks krijgt, heeft de behandeling een slecht imago. Maar hij werkt heel goed. Sommer: „70 procent van de patiënten knapt op van de behandeling. We wisten echter niet precies waardoor.” Sommer en haar promovendus Jasper Nuninga hebben vorige maand een onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Molecular Psychiatry waarin ze laten zien dat de behandeling de groei van een cruciaal hersengebied sterk stimuleert, hoogstwaarschijnlijk door nieuwe cellen aan te maken. Hoe sterker de groei, hoe minder depressieve klachten de patiënten na tien elektroshocks hadden.

„Het is een zeer effectieve therapie, die al 75 jaar wordt toegepast”, zegt Sommer. „Maar het is geen kattenpis. Het is belastend voor de patiënt, en ook naar om op die knop te moeten drukken. Je stuurt nu eenmaal niet graag elektrische stroom door iemands hoofd. Het is een opluchting om nu te weten dat het duidelijk goed is voor de hersenen.”

„Tijdens zo’n epileptisch insult gaan alle hersencellen tegelijk vuren, en zo ontstaat kort een glucosetekort”, zegt Sommer. „Dat geeft delen van het brein een enorme boost om nieuwe structuren aan te maken, niet alleen nieuwe cellen maar ook bloedvaten en ondersteunende cellen.”

Stressregulatie en emoties

Sommer en haar medewerkers deden hun ontdekking dankzij een sterke MRI-scanner met een magnetisch veld van 7 tesla, die in het UMC Utrecht staat. Daarmee kan het levende brein in meer detail worden bekeken dan met gangbare scanners van 1,5 of 3 tesla. Voor het onderzoek begon, en na de vijf weken met tien ECT-sessies, gingen 23 mensen met ernstige depressie de scanner in. Acht gezonde mensen werden ook twee keer gescand.

De onderzoekers richtten zich op de hippocampus, een klein hersengebied in beide zijden van ons brein dat cruciaal is voor ons geheugen, stressregulatie en emoties. Op de gedetailleerde scans konden ze in die hippocampus allerlei onderdelen onderscheiden, die elk een andere functie hebben. Een daarvan, de zogeheten dentate gyrus, bleek fors gegroeid. Die was in beide hersenhelften 75 kubieke millimeter toegenomen. De hippocampus in zijn geheel is ongeveer 3.000 kubieke millimeter.

Epilepsie en schizofrenie

Onderzoek bij ratten, muizen en apen laat zien dat die dentate gyrus sterk reageert op elektroconvulsieve shocks. Er worden veel nieuwe hersencellen aangemaakt. Neurogenese heet dat, en het komt vooral voor in dit gebied. „Het was de vraag of dit ook in mensenhersenen zo is”, zegt Sommer. „Prachtig dat we hebben laten zien dat dit inderdaad het geval lijkt.”

Bij verschillende psychiatrische aandoeningen is de hippocampus gekrompen en veranderd van opbouw, niet alleen bij depressie maar ook bij dementie, de ziekte van Parkinson, epilepsie en schizofrenie. „De hippocampus is heel gevoelig. Als het niet goed gaat met het brein, krimpt die als eerste. Het is mooi dat we een beproefde behandeling hebben die juist een belangrijk onderdeel van die hippocampus kan laten groeien.”

Eerdere onderzoeken met minder krachtige scanners vonden ook al dat de hippocampus van depressieve mensen groeit door de ECT-behandeling, maar constateerden geen verband met de verbetering van de depressie. „In ons onderzoek zagen we alleen sterke groei in de dentate gyrus, niet in alle andere onderdelen van de hippocampus. Doordat we gericht dat gedeelte meten, zien wij nu wel een verband met het herstel.”

Een mooi bewijs voor de plasticiteit van de humane hersenen

Paul Lucassen Neurobioloog

„Een mooi bewijs voor de plasticiteit van de humane hersenen”, zegt neurobioloog Paul Lucassen van de Universiteit van Amsterdam over de vinding. Hij doet onderzoek naar neurogenese in het volwassen brein, en is niet betrokken bij de studie van Sommer. Lucassen vindt het „heel waarschijnlijk” dat neurogenese ten grondslag ligt aan de groei van het stukje hersengebied. „Het past bij wat er eerder is gevonden. Over de vraag of er bij volwassen mensen nog nieuwe hersencellen worden aangemaakt was de afgelopen maanden veel discussie, er waren tegenstrijdige bevindingen. Maar de onderzoekers die geen neurogenese konden aantonen, hadden hersenen bestudeerd die pas twee dagen na het overlijden van mensen waren uitgenomen. Dan zijn alle kenmerkende eiwitten voor neurogenese al afgebroken. Diverse andere studies bevestigen dat er wel degelijk nieuwe cellen worden aangemaakt in het volwassen brein.”

Exponentieel versterkt

De groei van 75 kubieke millimeter is fors, beaamt Lucassen. Daarvan zullen waarschijnlijk ook bloedvaten en ondersteunende cellen deel uitmaken. Maar dat er veel nieuwe hersencellen bij komen is ook zeer aannemelijk. „De aanmaak van nieuwe hersencellen zou bijna exponentieel kunnen worden versterkt door de herhaling van elektroshocks. Als een stamcel de eerste keer in twee cellen deelt, worden die de keren daarna twee, vier, acht cellen, enzovoorts. Na tien keer zijn het er 1.024.”

Eerder is becijferd dat er ongeveer duizend nieuwe hersencellen per dag worden aangemaakt in de menselijke hippocampus. Als die allemaal exponentieel toenemen, loopt het aantal flink op. „Omdat de nieuwe jonge hersencellen op een strategische plaats zitten in de hippocampus, hebben ze veel invloed op het netwerk als geheel”, aldus Lucassen.

Al die nieuwe hersencellen moeten wel gebruikt worden, weet Sommer uit de praktijk. „ECT moet altijd gevolgd worden door een extra behandeling. Dat kan bijvoorbeeld inhouden dat een patiënt meer uitdagingen zoekt en contact met andere mensen, maar ook dat psychotherapie of medicatie wordt toegepast. Als je na de ECT verder niets doet, is het effect na drie maanden weer weg. Dat is ook precies de periode dat nieuwe hersencellen overleven.” Bij proefdieren worden de dagelijks aangemaakte hersencellen ook alleen maar ingebouwd als de dieren iets nieuws leren. Als de nieuwe cellen niet worden gebruikt, sterven ze weer af.

Speciale hersenscantechniek

Vervolgonderzoek moet vaststellen of de groei van de dentate gyrus inderdaad door de aanmaak van nieuwe hersencellen komt. Dat kan met een speciale hersenscantechniek, magnetische resonantie spectroscopie, zegt Lucassen. „Daarmee proberen we in levende hersenen specifieke stoffen aan te tonen die kenmerkend zijn voor neurogenese.”

Op termijn hoopt Sommer gebruik te kunnen maken van iets anders dat ze met het onderzoek ontdekte. Het formaat van de dentate gyrus voor aanvang van de ECT-behandeling voorspelde hoe effectief de behandeling was. „Pakweg eenderde van de patiënten reageert niet op de behandeling. Die wil je natuurlijk het liefst de ECT-sessies besparen. Het zou fantastisch zijn als we in de toekomst eerst met de 7-teslascanner de dentate gyrus kunnen opmeten, zodat we van tevoren kunnen bepalen of de behandeling effectief zal zijn.”

Lees over de relatie tussen darmen en mentale gezondheid: Depressie in je buik

Sommer wil nu naar nieuwe antidepressieve behandelingen zoeken die specifiek op neurogenese in de hippocampus werken. „Runningtherapie bijvoorbeeld, daarvan weten we dat het de aanmaak van nieuwe cellen stimuleert, of misschien bepaalde manieren van leren. We moeten meer onderzoek doen om te ontdekken of we die tegen depressie in kunnen zetten.”