De hersenleeftijd als bevattelijke klinische parameter bij MS

Stijn Denissen is neurologisch kinesitherapeut, maar schoolde zichzelf een paar jaar geleden om tot onderzoeker, met bijzondere interesse voor het toepassen van artificiële intelligentie bij het onderzoek naar multiple sclerose.Prof. dr. ir. Guy Nagels, afdelingshoofd neurologie aan het UZ Brussel en hoofdonderzoeker van de AIMS-groep (VUB) (**), vond in hem een inspirerende medewerker. "Ons onderzoek speelt zich af op het raakvlak tussen neurowetenschappen en ingenieurs- of computerwetenschappen", zegt hij. "Daarom is het belangrijk binnen het team vorsers vanuit verschillende competentiegebieden bij elkaar te brengen. Fijn is dat jonge personen zoals Stijn vanuit een klinische basisopleiding de overstap naar technologisch gestuurd fundamenteel onderzoek zetten, en bijvoorbeeld hun eigen onderzoeksmodellen leren programmeren. Of andersom, dat ingenieurs een stukje klinische kennis verwerven om een beter inzicht in onze onderzoeksdoeleinden te krijgen." "Hersenleeftijd is een recent ontstaan begrip", schetst Stijn Denissen de context. "We hebben een computersysteem geprogrammeerd om MRI-beelden van niet-zieke personen te bekijken, en op basis van een hele reeks volumes in de hersenen de leeftijd van die hersenen te berekenen." "Als je een dergelijk intelligent systeem een MRI voorlegt van iemand met multiple sclerose of dementie, dan zal het een overschatting van de leeftijd aangeven, met andere woorden, een cijfer dat hoger ligt dan de chronologische leeftijd van de patiënt. Bij die ziekten zien de hersenen er dus ouder uit dan wat men op basis van de chronologische leeftijd zou verwachten. Dat is het rationale achter het begrip hersenleeftijd. Operationeel kan men ofwel de hersenleeftijd zelf als variabele gebruiken, ofwel het verschil tussen de hersenleeftijd en de chronologische leeftijd ( Brain-Predicted Age Difference, BPAD)." Het elegante van dit concept is volgens Stijn Denissen dat het de complexiteit van een hele reeks dimensies op de MRI onder vorm van één enkel cijfer samenvat. "Dat zou bijvoorbeeld kunnen betekenen dat men aan de hand van één cijfer ziet of een geneesmiddel de evolutie van multiple sclerose gunstig beïnvloedt. Anders uitgedrukt, wordt de BPAD er kleiner door? Achteraf kan er nog altijd meer in detail worden gekeken welke parameters precies door de medicatie worden beinvloed. Zo'n summarizing metric is bovendien handig om met de patiënt te communiceren: ook die hoeft maar één cijfer in overweging te nemen om te kunnen nagaan of hij/zij al dan niet baat heeft bij de behandeling." "Momenteel is het bepalen van de hersenleeftijd een experimentele techniek", vult prof. Nagels aan. "We tasten de mogelijkheden af en communiceren erover met andere neurologen. Bemoedigend is dat we op belangstelling kunnen rekenen. Sommige collega's stellen gegevens ter beschikking om het onderzoek naar de hersenleeftijd verder tot ontplooiing te brengen." "Laat ik even uitleggen hoe de klinisch neuroloog in mij het begrip hersenleeftijd ervaart. Vroeger beoordeelden neurologen de MRI-scans van MS-patiënten zuiver de visu. Tot op heden blijft het belangrijk dat je als clinicus zelf naar beelden kijkt, maar die beoordeling is kwalitatief. Tegenwoordig worden er op MRI-beelden allerlei parameters gemeten. Dat is een interessante evolutie, maar het resultaat is vrij complex. Je kijkt als clinicus tegen een hele reeks cijfers aan, maar je wil je daar iets bij kunnen voorstellen. De hersenleeftijd zit tussen die twee situaties in. Je beschikt weliswaar niet over gedetailleerde metingen, maar de hersenleeftijd spreekt als beknopt concept tot de verbeelding. De gegevens uit de moderne technologie worden er gemakkelijker interpreteerbaar bij."Dat de hersenleeftijd de wetenschappelijke wereld boeit, blijkt uit de resultaten van eerder onderzoek, die aantonen dat er een correlatie bestaat tussen de BPAD en de score op de MMSE (mini mental state examination) bij personen met dementie. "Die bevinding was de aanzet tot het onderzoek dat ik op het MS-forum van ACTRIMS gepresenteerd heb", kadert Stijn Denissen. "Zelf stelden wij vast dat de hersenleeftijd en de BPAD bij MS-patiënten sterk correleren met de score op de Symbol Digit Modalities Test, die een maat is voor de snelheid van informatieverwerking." Guy Nagels: "Bij multiple sclerose staan motorische afwijkingen op de voorgrond, maar minstens de helft van de patiënten heeft ook cognitieve stoornissen. De afwijkingen zijn soms subtiel, maar kunnen toch een belangrijke impact hebben op het leven van de patiënt, bijvoorbeeld omdat hij/zij er zijn/haar baan of zijn/haar autonomie door verliest, of via het risico op auto-ongevallen. In een aantal gevallen is het cognitieve lijden meer uitgesproken. De snelheid van informatieverwerking is één van de cognitieve functies die het eerst achteruitgaan bij MS-patiënten. Voor informatieverwerking moet iemand immers kunnen integreren over het geheel van de hersenen, die als een netwerk fungeren. Multiple sclerose verstoort de uitwisselingen binnen dat netwerk, doordat diffuse en focale letsels ontstaan." "Nu hebben we voor het meten daarvan natuurlijk de Symbol Digit Modalities Test, die Stijn in zijn onderzoek gebruikt heeft, maar de resultaten verschillen naargelang de persoon die de test afneemt ( inter-rater variability). Bovendien geeft de test een ogenblikkelijk beeld van de situatie, en maakt het niet mogelijk de verdere evolutie te voorspellen. Vandaar dat we op zoek zijn naar een betrouwbare biologische merker, die een reproduceerbaar resultaat oplevert en een prognostisch potentieel heeft. De hersenleeftijd kan ons mogelijk een stukje dichter bij de oplossing brengen. In het kader van zijn doctoraatsonderzoek zal Stijn bij MS-patiënten herhaalde metingen van de hersenleeftijd uitvoeren, precies om na te gaan in hoeverre die variabele als voorspeller kan optreden." "Bij multiple sclerose is voorspellingen maken om verschillende redenen belangrijk. Mensen met een chronische ziekte willen vaak weten wat hen te wachten staat, zodat ze hun verdere leven kunnen plannen en organiseren. Dat is zeker belangrijk bij multiple sclerose, omdat de ziekte ontstaat bij mensen van 20 à 30 jaar." "Daarnaast zou het ook helpen als we een richtsnoer hadden om de juiste behandeling op het juiste moment te geven. Er bestaat momenteel een breed medicamenteus aanbod voor de behandeling van multiple sclerose. De tweede- en derdelijnsbehandelingen zijn meestal krachtiger dan de eerstelijnsbehandelingen, maar hebben ook forsere bijwerkingen. Daarom zal je ze als arts niet zomaar bij iedereen toepassen. Maar als je op basis van biologische merkers kan voorspellen welke patiënt over vijf à tien jaar relatief ongunstig zal geëvolueerd zijn, dan kan je in samenspraak met die persoon van meet af aan gericht de zwaardere medicatie voorschrijven." Los van een rol in de dagelijkse praktijk kan de hersenleeftijd mogelijk ook het uitvoeren van klinische studies vergemakkelijken. "Door het variabele verloop van multiple sclerose, moeten behandelingsstudies momenteel een grote populatie includeren en over een lang tijdsverloop worden uitgevoerd. Onze verwachting is dat een biologische merker ons kan helpen om zowel de omvang van de studiepopulatie als de duur van de studie te beperken, zeker in fase 2", geeft prof. Nagels nog mee.