Kunnen hersenstimulerende implantaten enkele ernstige gevallen van autisme behandelen?

Een zwarte schijf boven Becky Audette's borst laadt een batterijgevoede pacemaker op die een elektrische stroom naar haar hersenen stuurt.

Jesse Burke / Spectrum

Kunnen hersenstimulerende implantaten enkele ernstige gevallen van autisme behandelen?

Door Ingrid WickelgrenSep. 14, 2018, 08:00

Oorspronkelijk gepubliceerd op Spectrum

Het is 19.00 uur op een vrijdag en Rebecca "Becky" Audette ligt al in bed, weggestopt onder een polka-stippel lavendel dekbed. Donkere paarse velours gordijnen met vlinderdassen hangen over de lavendelwanden van haar slaapkamer.

Paars is Becky's favoriete kleur sinds ze een peuter was, voordat ze op 7-jarige leeftijd de diagnose autisme kreeg. Nu functioneert de jonge vrouw ongeveer op het niveau van een 4-jarige.

Ga ik naar bed? Ik wil naar bed, houdt ze vol.

Becky woont bij haar moeder, Pamela Peirce; broer, Jason Audette; en de vrouw van Jason in een grijs-wit huis in koloniale stijl dat het ouderlijk huis van Peirce in Rehoboth, Massachusetts was. Toen Peirce een kind was, bezat haar uitgebreide familie vijf huizen langs dit kwart mijl stuk weg, toen vuil. Peirce en haar volwassen kinderen zijn de laatste van de clan die de straat bezet. Het is nu verhard, maar het huis heeft nog steeds kenmerken van een vroegere tijd: tweepuntige stopcontacten, een videorecorder, geërfd meubilair.

Het biedt ook een hoopvolle toekomstvisie. Becky draagt ​​de markeringen van een invasieve, high-tech behandeling onder haar paarse geruite pyjama: twee lineaire littekens, elk ongeveer 3 centimeter lang, over haar sleutelbeen, en twee cirkelvormige uitstulpingen die zo lichtjes uit haar borst steken. Onder deze tekens ligt de krachtbron voor een implantaat dat belangrijke delen van haar hersenen stimuleert.

Toen Peirce koos voor deze behandeling, diepe hersenstimulatie (DBS) genoemd, voor haar dochter bijna tien jaar geleden, was het, voor zover haar artsen bekend, nooit geprobeerd in een persoon met autisme. Maar Peirce had geen opties meer. In haar late tienerjaren was Becky bezig met het herhalen van bepaalde beelden en geluiden, met uitsluiting van al het andere. Ze keek steeds weer naar dezelfde videoclip tot de band in de videorecorder naast haar bed brak en zei weinig anders dan af en toe obsceniteiten te blaffen.

In haar late tienerjaren consumeerde Becky Audette een fixatie met stromend water.

Jesse Burke / Spectrum

Het was een afstandsschot. DBS was niet en is nog steeds geen een goedgekeurde behandeling voor autisme. De enige echte wetenschap die het gebruik ervan ondersteunt, zijn enkele onderzoeken die aantonen dat het repetitieve, schadelijke verzorging bij muizen onderdrukt.

Desondanks hebben hersenchirurgen de procedure tot nu toe uitgevoerd bij vijf autistische mensen, volgens de beste schatting als een laatste redmiddel om diegenen te helpen bij wie alle andere behandelingen hebben gefaald. In slechts twee gevallen probeerde een arts de belangrijkste kenmerken van autisme aan te pakken. Zelfs in die gevallen was het belangrijkste doel om specifieke, ernstige eigenschappen die soms gepaard gaan met autisme te temmen, bijvoorbeeld als een radicale oplossing voor kinderen die zich meedogenloos verwonden.

In het geval van Becky heeft de gok zijn vruchten afgeworpen. Na drie grote operaties, een groot aantal kleine ingrepen en talloze doktersbezoeken, trok DBS Becky's vinger eindelijk terug om terug te gaan met haar leven - dansen, bowlen, karaoke zingen, haar moeder helpen pizza te maken en zelfs een vreemde vertellen, "Ik hou van je."

En Becky, nu 31, is niet de enige die hiervan heeft geprofiteerd. Andere personen in het spectrum hebben ernstig zelfbeschadigend gedrag afgeworpen of hebben voor het eerst gesproken nadat chirurgen elektroden in hun hersenen hadden gestoken. Op basis van deze veelbelovende resultaten beginnen onderzoekers experimenten voor te stellen die de behandeling specifiek voor autisme testen. Uiteindelijk kunnen ze de methode gebruiken om de hersenen van autistische mensen te onderzoeken op aanwijzingen over wat hen anders maakt.

"Ik denk dat er nog steeds gevallen zullen zijn waarin [DBS] klinisch gerechtvaardigd is en vanuit puur wetenschappelijk onderzoek in principe zeer waardevol is", zegt Ralph Adolphs, professor in de psychologie en neurowetenschappen aan het California Institute of Technology in Pasadena. "Maar het zullen casestudy's worden en alle moeilijkheden van casestudies onder ogen zien - de variabiliteit van autisme, het gebrek aan precisie en controle over DBS."

Emotionele redding

Elke avond voor het slapengaan wordt Becky opgeladen als een mobiel.

"Ga je mijn batterij niet plaatsen?" Vraagt ​​ze haar moeder vanavond eind april. Becky begrijpt niet dat de batterijen in haar borst haar tics en driftbuien kalmeren, maar ze kent de routine.

"Ik ga je batterij plaatsen, " stelt Peirce haar gerust.

Het idee achter DBS is om een ​​defect hersencircuit te "resetten" door het te laten schokken met een elektrische stroom. Peirce plaatst een schijf ter grootte van een handpalm op Becky's borst, de ene kant en dan de andere, om de "pacemakers" op batterijen onder haar huid op te laden. De pacemakers maken verbinding met elektroden aan weerszijden van haar hersenen via draden in haar nek.

Implantaten zoals Becky's worden routinematig gebruikt om slopende trillingen, starheid, traagheid of onwillekeurige bewegingen in bepaalde omstandigheden, voornamelijk de ziekte van Parkinson en essentiële tremor, te verlichten wanneer standaardmedicijnen falen. Chirurgen plaatsen de elektroden vaak in de basale ganglia, hersenstructuren die onderbewuste bewegingen besturen, naast andere functies. Artsen stellen later de hoeveelheid stroom fijn af door de spanning, frequentie en pulsbreedte van het signaal aan te passen dat nodig is voor een goede respons.

Het is een delicaat proces. Het schakelbord van de regio voor loop en houding, de subthalamische kern, maakt deel uit van de neurale controles voor motivatie, besluitvorming en stemming. Als chirurgen de elektrode slechts met de breedte van een haarspeld verplaatsen, hebben ze de Frankensteinse macht om te spelen met de emoties van een persoon. "Het is heel dichtbij, dat is de reden waarom wanneer we DBS doen voor de ziekte van Parkinson, sommige van de bijwerkingen emotioneel zijn", zegt Sameer Sheth, vice-voorzitter van klinisch onderzoek aan de afdeling neurochirurgie aan het Baylor College of Medicine in Houston, Texas.

De kwestie van plaatsing is zelfs lastiger voor autisme, dat een constellatie van functies omvat die meerdere hersencircuits omspannen. "We weten dat [autisme] zich niet op één plek in de hersenen bevindt", zegt Adolphs. "Dus als je [experts] vraagt ​​waar je een elektrode moet plaatsen, zou het antwoord ongeveer 100 verschillende plaatsen over de hersenen zijn."

Het meest plausibele gebruik voor DBS bij autisme kan zijn voor problematisch gedrag, zoals ernstig zelfverwonding. De chirurgen maken een weloverwogen gok over welke functionele module otion, motivatie, gedachte zou kunnen liggen bij de wortel van het gedrag en zich richten op het circuit dat als relevant wordt beschouwd. Het is allemaal gebaseerd op enkele hypothesen en enig begrip van welke functies erbij betrokken zijn, zegt Sheth.

Voor iemand als Becky kunnen die hypotheses bijzonder moeilijk zijn om te maken. Haar uitdagingen zijn zo ingrijpend dat het jaren duurde om een ​​diagnose te stellen. Becky was zeer floppy als baby, zegt Peirce. Ze ging niet alleen zitten of speelgoed vasthouden als andere baby's. Ze liep pas 23 maanden. De spraak kwam langzaam en ze leek emotioneel ook off-kilter. Becky was graag buiten, maar als ze een hard geluid hoorde een motor, vliegtuig of sirene zou ze het huis in rennen en de voordeur opzij gooien. Uiteindelijk sloeg haar angst, als een vuist, een gat ter grootte van een knop in de muur achter de deur.

Spierbiopten sloten spierdystrofie uit. Een hersenscan onthulde ongewoon grote hoeveelheden witte stof de zenuwvezels die hersengebieden verbinden maar geen duidelijke diagnose. Toen Becky 7 was, bracht Peirce haar naar Bradley Hospital, een psychiatrisch ziekenhuis voor kinderen in East Providence, Rhode Island, voor een driedaagse evaluatie. Artsen vertelden haar dat Becky een vorm van autisme had die toen bekend stond als "pervasieve ontwikkelingsstoornis - anders niet gespecificeerd." Peirce voelde dat ze een antwoord had, maar zegt: Ik was niet 100% verkocht, dat was alles wat Rebecca had.

Becky heeft goede vooruitgang geboekt in een klaslokaal met speciale behoeften op een openbare school. Op haar hoogtepunt, in haar vroege tienerjaren, gedroeg ze zich als een typische 7-jarige en kon bijna net zo goed lezen als de meeste kinderen van die leeftijd. Ze kon de maanden van het jaar spellen, haar naam ondertekenen, de datum en wat ze de dag ervoor had gedaan schrijven en een computer gebruiken. Ze kon ook competitief bowlen, zwemmen en rennen. Een verzameling speciale Olympische medailles hangt aan een spiegel in haar kamer.

Medailles van speciale Olympische wedstrijden sieren een spiegel in de slaapkamer van Becky Audette.

Jesse Burke / Spectrum

Maar rond de leeftijd van 17 stopte Becky met het verzamelen van prijzen. Zonder waarschuwing begon ze een groot deel van haar dag door te brengen, verteerd door alledaagse verschijnselen de stroom van stromend water, het gezoem van automatische deuren, het zoemen van voorbijrijdende auto's. Ze stond 20 minuten achter elkaar bij de gootsteen met de kraan open en wreef over haar vingers tot ze bloedden. Als haar moeder haar weggeleid van de gootsteen, keerde ze er vrijwel onmiddellijk naar terug. Ze kleedde zich uit en nam vier of vijf keer per dag een bad; ze spoelde het toilet herhaaldelijk door. Het water voor het huis komt uit een put en soms maakte Peirce zich zorgen dat ze zouden opraken.

Bij de bowlingbaan werden de automatische deuren bij de ingang de belangrijkste attractie. Becky had nu een balhelling en zwaartekracht nodig om te spelen, en haar gemiddelde score daalde van een indrukwekkende 120 naar slechts 15. Mag ik haar zelfs nemen? vroeg Peirce zich af. Maar toegeven aan de obsessies leek erger.

Becky stopte met slapen. Elke nacht in januari 2005 liep ze door het huis. Ze klom in bed met haar moeder, stond op, ging weer in bed liggen Op 2 februari werd Becky, toen 18, opgenomen in het Bradley Hospital. Tijdens haar verblijf kreeg Becky een grand mal-aanval her eerst en daarna nog een.

We namen een kans

Epileptische aanvallen zijn de specialiteit van neuroloog John Gaitanis, die toezicht hield op Becky's zorg. Becky's aanvallen waren snel onder controle en ze verliet het ziekenhuis op 17 februari. Maar thuis waren de meeste problemen die haar in de eerste plaats op Bradley hadden geland nog altijd aanwezig.

Gaitanis had eerder regressies zoals Becky s gezien: nieuw agressief gedrag en een verslechtering van 'obsessies', die de repetitieve gedragingen en beperkte belangen weerspiegelen die autisme definiëren. Geen van de verschillende medicijnen die vaak werden voorgeschreven voor obsessief-compulsieve stoornis (OCS) had voor haar gewerkt. "In het geval van Rebecca was de status-quo niet acceptabel omdat ze helemaal niet functioneerde", zegt Gaitanis, nu hoofd pediatrische neurologie bij Tufts Medical Center in Boston.

In februari 2009 keurde de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) het gebruik van DBS voor OCS goed. De goedkeuring was gebaseerd op de resultaten van een onderzoek bij 26 mensen met ernstige OCS, van wie ongeveer tweederde een significante verbetering ervoer. De resultaten voldeden niet aan de eisen van de FDA voor volledige goedkeuring, maar waren overtuigend genoeg voor een "humanitaire vrijstelling van hulpmiddelen".

In de proef hadden chirurgen de verbinding tussen de interne capsule - een kanaal van zenuwvezels dat de hersenstam verbindt met de hersenschors - en het aangrenzende ventrale striatum gericht. Het doel was om een ​​circuit te activeren dat responsremming regelt, waardoor een nutteloze cyclus van activiteit wordt gestopt. Maar geen van de mensen in het proces heeft autisme en Gaitanis kon er niet helemaal zeker van zijn dat Becky's 'obsessies' OCD weerspiegelen. Dus "het was een enorme sprong voor ons om te zeggen dat het gebruik van een anatomisch doelwit van OCS bij neurotypische volwassenen op de een of andere manier hetzelfde zou zijn in [Becky], dat de respons hetzelfde zou moeten zijn", zegt Gaitanis.

Hij noemde de benadering van Peirce hoe dan ook, en samen wogen ze de voor- en nadelen in haar geval.

DBS brengt gevaren met zich mee, van beroerte tot problemen met spraak, gezichtsvermogen, evenwicht of andere hersenfuncties; het apparaat kan op verschillende manieren uitvallen en de batterijen kunnen leeg raken. Aan de andere kant is de procedure omkeerbaar en kunnen artsen de stroom aanpassen of een elektrode verplaatsen om eventuele bijwerkingen te minimaliseren. Het vereist ook slechts één nacht in het ziekenhuis. Peirce wilde ervoor gaan. "Vergeef deze woordspeling, " zegt ze, "maar ik vond het niet erg om [Becky] deze operatie te laten ondergaan."

Gaitanis zag er genuanceerder uit. "We hebben ervoor gekozen om het te proberen, omdat we erkennen dat we in wezen geen gegevens hebben", zegt hij. "We namen een kans." Ze planden Becky om de procedure in november 2009 te hebben.

Zonder medeweten van Gaitanis en Peirce, overwogen chirurgen in Duitsland tegelijkertijd iets soortgelijks. Een team onder leiding van Volker Sturm aan de Universiteit van Keulen stelde voor om DBS uit te voeren op een 13-jarige jongen met ernstig autisme en zelfbeschadigend gedrag. Het doelwit in zijn operatie: de amygdala, het centrum van de hersenen voor emotionele regulatie.

De amygdala was niet hun enige optie. Sommige wetenschappers beschouwen zelfbeschadigend gedrag als een extreme uitdrukking van emoties zoals opwinding, verveling of angst. Anderen zeggen dat de glitch voornamelijk motorisch is. Om het verschil te verdelen, hebben sommige teams overwogen om zich te richten op de motorische motivatie-nexus in de basale ganglia, het ventrale striatum of de globus pallidus, betrokken bij motorregulatie. Het stimuleren van de globus pallidus heeft bijvoorbeeld de eigenschappen van zelfverminking bij personen met het Lesch-Nyhan-syndroom verlicht.

Maar alle andere hersengebieden kunnen ook goede kandidaten zijn geweest - wat een andere manier is om te zeggen dat geen van hen dat is. "De redenering is erg zwak", zegt Helen Mayberg van de Duitse zaak. Mayberg, directeur van het Center for Advanced Circuit Therapeutics van Mount Sinai Health System in New York, test DBS om depressie te behandelen. Niettemin gaf een beoordelingsraad het chirurgische team toestemming voor een 'individueller heilversuch' of 'individuele poging tot genezing'. De ouders van de jongen tekenden af ​​en de jongen werd op 23 oktober van dat jaar geopereerd.

Hersenoperatie

De eerste stap bij het voorbereiden van DBS omvat een hersenscan. Chirurgen gebruiken deze foto om hun doel nauwkeurig in kaart te brengen en een veilig pad ernaar toe te plannen vanaf een ingangspunt op het hoofd. Becky's eerste scan, in augustus 2009, was een mislukking: ze was niet goed verdoofd en bewoog in de scanner, waardoor het beeld vervaagde en de datum van haar operatie werd uitgesteld. De artsen konden na hun tweede poging, op 19 oktober, een bruikbaar beeld krijgen. Vier dagen later, op dezelfde dag als de operatie in Duitsland, plaatsten ze vier schroeven in haar schedel om een ​​ringachtig frame te verankeren dat haar hoofd aan de operatietafel zou klemmen.

Becky liep drie maanden rond met die schroeven in haar hoofd. Op de ochtend van 29 januari bevestigde haar chirurgisch team in het Rhode Island Hospital in Providence, geleid door neurochirurg Ming Cheng, het frame aan Becky's hoofd en bracht haar naar een scanner.

DBS is een redelijk gestandaardiseerde procedure. Gewapend met hersennavigatiesoftware kiest een chirurgisch team het startpunt en brengt het traject in kaart naar het doel dat ze van tevoren hadden geselecteerd. Terwijl de persoon slaapt, snijden ze twee gaten ter grootte van een dubbeltje in de schedel en rijgen haar dunne testelektroden tot een plek op ongeveer 15 millimeter boven het doel. Vervolgens, met het individu wakker, volgen ze hersenactiviteit om er zeker van te zijn dat de elektroden de juiste plek hebben bereikt. De chirurg leidt de grotere DBS-elektroden, de breedte van een spaghetti-streng, door de hersenen naar dezelfde locatie. Nadat de persoon weer in slaap is gebracht, zet het team de elektroden vast onder de hoofdhuid en sluit de wonden.

In het geval van Becky verliep de operatie soepel. De volgende dag laat in de middag was ze thuis. Op 4 februari, Peirce verjaardag, ging Becky bowlen en behaalde hij een score van 66. De plaatsing van de sondes alleen, zonder enige stimulatie, had effect gehad. Deze verbetering is gebruikelijk na DBS-chirurgie, zegt Sheth, maar tijdelijk: artsen weten al tientallen jaren dat het creëren van een laesie in de hersenen kan helpen bij bewegingsomstandigheden en het inbrengen van de sondes kleine laesies veroorzaakt.

Ik denk dat er nog steeds gevallen zullen zijn waarin [DBS] klinisch gerechtvaardigd is en vanuit puur wetenschappelijk onderzoek in principe zeer waardevol is.

Ralph Adolphs, California Institute of Technology

Een week later keerde Becky terug naar het ziekenhuis voor een operatie om de batterijgevoede stimulatoren te implanteren die elektrische pulsen naar haar hersenen afgeven. Chirurgen stopten elk apparaat in een zak met ruimte onder haar sleutelbeen en tunnelden vervolgens een draad van elk apparaat in de nek onder de huid om ze te verbinden met de draden die door haar hersenen lopen.

Drie weken later, op het kantoor van Cheng, zette een technicus de stimulator van Becky aan met behulp van een apparaat dat leek op een afstandsbediening van de televisie die communiceert met de stimulator in haar borst. Terwijl Cheng de parameters aanpaste, keek hij uit naar veranderingen in haar gedrag: minder handwringing of meer communicatie, bijvoorbeeld. Voor sommige omstandigheden zijn er benchmarks voor wat in het verleden heeft gewerkt. Voor Becky was het echte vallen en opstaan.

Maar 2 dagen later plaatste Peirce op haar Facebook-pagina dat Becky gelukkig was, weer sprak en zong !! Een week later won Becky een gouden medaille op de speciale Olympische Winterspelen.

In de daaropvolgende maanden besteedde Becky veel minder tijd aan baden, kijken naar water bij de gootsteen en toegeven aan haar andere obsessies dan vóór de operatie. Maar het was onduidelijk wat de stimulatie haar hersenen deed. De stroom van het apparaat was hoog ingesteld en heeft mogelijk een samenvloeiing van neuronale paden ontstoken; dat betekende ook dat de batterijen van Becky snel gingen.

Eind september merkte Peirce op dat Becky's CD-achtig gedrag, watergebruik en eten weer toenamen. Peirce schreef aanvankelijk de tegenslag toe aan Becky's tandpijn. (Haar tanden waren aan het rotten en ze had verschillende keren getrokken.) Maar begin oktober bracht ze Becky terug naar het ziekenhuis om haar batterijen te laten controleren.

Cheng had het ziekenhuis verlaten, dus zagen ze zijn vervanger, een eminente hersenchirurg genaamd G. Rees Cosgrove. Cosgrove was niet verrast door de regressie van Becky. Ik zou haar helemaal niet hebben geïmplanteerd, omdat ze in feite zo veel diagnoses had, het was niet duidelijk wat ze had, zegt hij. Hij testte haar elektroden en ontdekte dat er geen stroom door een van hen stroomde. Een daaropvolgende röntgenfoto onthulde dat een draad in haar nek was gebroken en een andere was weggetrokken van het oorspronkelijke doelwit.

Om het te repareren was een nieuwe operatie nodig en Cosgrove was resistent. Peirce vertelde samen met Becky's zorgverlener en leraar dat de operatie haar beter had gemaakt, maar Cosgrove vroeg de psychiater van Gaitanis en Becky om verklaringen te schrijven. Een ethiekraad woog ook mee en gaf de procedure groen licht.

Twee weken later haalde Cosgrove alle elektroden eruit en gepland om ze in nog eens 2 weken te vervangen. Het was een lange twee weken voor Peirce: Becky was weer aan het baden en dwangmatig eten, en haar agressieve gedrag was ook teruggekeerd.

De dag na de operatie, op 4 december, riep Peirce Cosgrove in paniek: Becky's rechterwang was grof gezwollen en haar oog was bijna gesloten. Hij zei dat de reactie normaal was, maar Peirce zegt dat hij haar 3 dagen later terugbelde met slecht nieuws: hij was niet tevreden met de plaatsing van de elektroden. (Cosgrove herinnert zich deze tijdlijn niet.) Becky zou nog een operatie moeten ondergaan, gepland voor 13 januari 2011. "Ze zeggen dat de derde keer een charme is!" Schreef Peirce op Facebook.

Cosgrove bleef minder dan optimistisch. “Het cynische deel van mij zei: 'Nou, ik geloof niet dat dit de eerste keer had moeten werken, dus ik ga ze terug op precies de juiste plek zetten, de plek waar ze [eerder] werkten, en laten we kijk maar of we dit kunnen reproduceren, 'herinnert hij zich. "En dat deden we."

Opnieuw merkte Peirce een verandering op, zelfs voordat de sondes werden ingeschakeld: twee weken nadat de elektroden waren vervangen, ging Becky naar een speciaal Olympisch bowlingtoernooi. Ze kreeg een staking op haar allereerste oefenbal en behaalde vervolgens haar beste score in jaren. Peirce zei tegen Becky dat ze 'rookte', wat Becky in de war bracht. "Ik rook niet, " vertelde ze haar moeder.

Diepe hersenstimulatie bracht Becky Audette's gemiddelde bowling-score van ongeveer 15 terug tot halverwege de jaren 80.

Jesse Burke / Spectrum

Peirce keek er naar uit om te zien hoe Becky het zou doen als de stroom weer stroomde. Op 2 februari 2011 navigeerden Becky en haar moeder over de ijzige wegen naar het Rhode Island Hospital. Deze keer begon Cosgrove haar met een veel lagere spanning, maar het had nog steeds een positief effect.

Op het Special Olympics staatskampioenschap in maart had Becky het uithoudingsvermogen om drie wedstrijden te bowlen en stond hij erop die avond naar de winterbal van het evenement te gaan. Peirce had net Becky een nieuwe bowlingbal gekocht als beloning voor het doorzetten van alle procedures. De bal was natuurlijk paars en droeg een groot stencilbeeld van Mickey Mouse.

Terwijl het gedrag van Becky weken en maanden verbeterde, wankelde het zelfs Cosgrove. "Dat overtuigde me ervan dat deze klinische verbetering misschien echt was en op de een of andere manier verband houdt met de stimulatie van de hersenen", zegt hij.

De volgende maart bracht weer een dwingend incident met zich mee. Becky's moeder merkte op dat haar OCS weer opdook; ze had ernstige zweren op haar handen gekregen door herhaaldelijk wrijven. Toen Peirce haar naar het ziekenhuis bracht voor een onderzoek, bleek dat haar batterijen leeg waren. Hallo ... meer bewijs dat het DBS-systeem werkt !! Peirce schreef later in een brief aan het apparaatbedrijf, Medtronic.

Het bedrijf heeft Becky duurzame oplaadbare batterijen geleverd, die om de 15 jaar moeten worden vervangen in plaats van 2 of minder.

Miniatuurmodellen

Eén onderzoekslijn kan meer bewijs leveren voor sceptici zoals Cosgrove.

Zes maanden vóór Becky's tweede operatie in 2011 arriveerde een elektrofysioloog met de naam Jianrong Tang in het Texas Children Hospital in Houston. Tang was van plan om intellectuele handicap te bestuderen in muismodellen van neurologische aandoeningen zoals het Rett-syndroom. Kinderen met dit syndroom hebben meestal een scala aan problemen, waaronder epileptische aanvallen, repetitieve handbewegingen en autisme. Ze hebben ook aanzienlijke problemen met leren en geheugen, het expertisegebied van Tang.

In samenwerking met Huda Zoghbi van het Baylor College of Medicine was het de taak van Tang om deze problemen op te lossen in een muismodel van Rett. Als hij het geheugen van de muizen kon verbeteren, zou dit de weg kunnen effenen voor een behandeling. Ter inspiratie keek hij naar een veiligheidsonderzoek naar DBS bij de ziekte van Alzheimer, gepubliceerd in oktober 2010. De chirurgen hadden de fornix een bundel zenuwvezels gericht die informatie van de geheugenhub van de hersenen bevat. De operatie vertraagde de mate van achteruitgang gemiddeld bij de zes personen in de proef. Tang dacht dat hij dezelfde aanpak zou proberen bij de Rett-muizen.

De uitdaging was dat hij chronisch een plek ter grootte van een fijne penpunt in een brein ter grootte van de pink van een persoon moest stimuleren. Hij wendde zich tot een stereotactisch frame met drie robotarmen om een ​​elektrode een honderdste millimeter per keer te verplaatsen. Zijn team zette de stimulatie gedurende twee weken 1 uur per dag aan. Drie weken later ondergingen ze de muizen twee geheugentests en ontdekten tot hun vreugde dat de Rett-muizen die DBS kregen, beide verbeterden.

De stimulatie corrigeerde geen andere problemen in verband met Rett. Toch was het team extatisch. We hebben het gevierd met biertjes in het lab, zegt Tang. Hersenplakjes van de muizen onthulden dat de stimulatie de geboorte van nieuwe neuronen had gestimuleerd. Sindsdien hebben Zoghbi en haar collega's dieper ingegaan op hoe DBS het geheugen zou kunnen helpen. Ze testen ook doelen voor het verlichten van andere kenmerken van het Rett-syndroom, zegt Zoghbi.

Een ander team, geleid door Irving M. Reti aan de Johns Hopkins University in Baltimore, heeft DBS getest in twee autismermuismodellen van zelfverwonding: de ene soort mist het MECP2-gen op het X-chromosoom en de andere is ontdaan van beide exemplaren van SHANK3. Beide soorten verzorgen zichzelf overdreven, knagen aan hun poten en wrijven ze obsessief in elkaar, en bijten hun staart helemaal over de lengte.

Reti's team implanteerde elektroden in de subthalamische kern van zijn muizen. Toen het team hoogfrequente stroom inschakelde, stopten de muizen met hun obsessieve gedrag; het effect was onmiddellijk. De stroom had geen invloed op de andere bewegingen of sociaal gedrag van de muizen. Toen de onderzoekers de stroom uitzetten, keerden de obsessieve gedragingen terug, maar pas na enkele dagen.

Om te proberen te achterhalen welk neuronaal pad verantwoordelijk is voor de verbetering van de dieren, heeft het Reti -team zich sindsdien op optogenetica gericht. Bij deze techniek levert een virus een lichtgevoelig eiwit af aan specifieke hersencellen, zodat stralend licht in de hersenen deze cellen selectief activeert of onderdrukt. De onderzoekers pulseren het licht op verschillende frequenties om de elektrische frequenties in DBS na te bootsen. Ze zien dan of de stimulatie (of remming) het herhaaldelijk bijten vergemakkelijkt, wat aangeeft dat ze de juiste cellen hebben gevonden.

Individuele gevallen als eenmalige, als wonderen, duwen het veld niet naar voren.

Helen Mayberg, of van het Mount Sinai Health System Center voor Advanced Circuit Therapeutics

Het onderzoek kan wijzen op meer precieze doelen voor DBS of niet-chirurgische methoden bij mensen met autisme. Reti's team heeft autistische kinderen en volwassenen met zelfbeschadigend gedrag behandeld met behulp van elektroconvulsietherapie (ECT). Hoewel ze de neiging hebben om goed op die therapie te reageren, zegt Reti: "ze zijn sterk afhankelijk van zeer frequente ECT op lange termijn."

Onderzoekers kunnen ook DBS gebruiken om functionele connectiviteit in de hersenen van mensen met autisme te volgen, zegt Adolphs. Hij heeft hersenscans gebruikt om de patronen van neurale activiteit na het stimuleren van elektroden geïmplanteerd bij 16 mensen met epilepsie te traceren: "Dat is zeer waardevolle informatie, " zegt hij. "Als je dat zou doen in een case study met autisme, zou je veel licht kunnen werpen op connectiviteit in autisme."

Andere onderzoekers onderzoeken manieren om hersengebieden te stimuleren zonder chirurgie. 'Transcraniële' magnetische stimulatie omvat bijvoorbeeld het creëren van een magnetisch veld dicht bij het hoofd om neuronale activiteit in de buurt van het oppervlak van de hersenen te veranderen. Voorlopig bewijs suggereert dat de stimulatie dwangmatig gedrag bij mensen verlicht. De FDA keurde vorige maand de marketing van de techniek voor OCS goed.

De techniek kan echter geen structuren diep in de hersenen bereiken zonder de bovenliggende regio's te beïnvloeden. Vorig jaar debuteerden onderzoekers onder leiding van Edward Boyden van het Massachusetts Institute of Technology over een niet-invasieve vorm van DBS waarbij vier elektroden die aan de hoofdhuid zijn bevestigd twee elektrische velden in de hersenen creëren. Waar de velden elkaar overlappen, vuren neuronen. Door de stroom door de elektroden aan te passen, kan het team van Boyden de velden sturen om een ​​specifieke plek in de hersenen te stimuleren. Dit soort methode kan de lat aanzienlijk verlagen om te proberen probleemgedrag bij autistische mensen met hersenstimulatie te behandelen.

"Het doel is om de technologie in handen van veel verschillende clinici te krijgen voor experimenten, " zegt Boyden. "Als artsen met hun klinische kennis vinden dat het inderdaad helpen van een bepaalde regio in een bepaald patroon mensen kan helpen, dan kan dat een niet-invasieve therapie zijn."

Elektriciteit schokte de hersencircuits van Becky Audette zodat ze weer kon bowlen, zingen en contact maken met anderen.

Jesse Burke / Spectrum

'Papa', 'Mama' en 'honger'

Voor de autistische tiener in Keulen, Duitsland, bleek DBS uitermate voordelig. Niet alleen nam zijn zelfbeschadigende gedrag af, hij begon meer oogcontact te maken, toonde minder sociale angst en begon de hele nacht te slapen. Zijn artsen verminderden sterk of stopten sommige van zijn medicijnen voor angst, prikkelbaarheid en slapeloosheid. Zes maanden nadat de stroom in zijn hersenen begon te stromen, sprak hij voor het eerst een paar woorden - 'Papa', 'Mama' en 'honger' - in de juiste context.

In januari 2012, meer dan 2 jaar na zijn operatie, vertoonde de jongen een significante daling van de prikkelbaarheid en minder ernstig zelfverwonding; hij had vaak geen beperkingen meer nodig . Zijn verbetering leidde ertoe dat sommige experts pleitten voor klinische proeven met DBS voor autisme.

Een ander chirurgisch team heeft ook beperkt succes gezien bij het gebruik van DBS bij personen met ernstig autisme. In 2012 zag Amber Stocco, toen neuroloog in het Texas Children's Hospital in Houston, een 19-jarige autistische vrouw lijden aan onwillekeurige en slopende bewegingen: haar nek schokte achterwaarts en haar tong trilde abnormaal, waardoor haar spraak onbegrijpelijk was. Ze kon niet slikken en was tegen de tijd dat Stocco haar zag meer dan 50 pond afgevallen.

Deze zogenaamde 'tardieve dyskinesie' is een zeldzame bijwerking van risperidon, een medicijn dat is goedgekeurd voor prikkelbaarheid en agressie bij autisme. De vrouw was al lang niet meer in het middel, maar de bewegingen hadden een eigen leven geleid. Haar moeder wilde DBS proberen voordat ze haar toevlucht nam tot een sonde.

Toen een chirurg elektroden in de globus pallidus van de jonge vrouw plaatste, namen haar abnormale bewegingen af. Ze kon weer slikken en haar spreekvermogen verbeterde. Ze stopte ook met haar handen te fladderen, wat ze al sinds haar kindertijd had gedaan, en deed zelfs pogingen om te lezen. "[Haar] moeder was verrukt van die kant van dingen, naast het feit dat ze kon eten, " zegt Stocco, nu een neuroloog in het Integris Children's Hospital in Oklahoma City.

Vorig jaar meldden chirurgen in Zuid-Korea dat ze een 14-jarige autistische jongen hadden behandeld die herhaaldelijk zijn gezicht had gebroken met zijn vuist. Ze plaatsten elektroden in de nucleus accumbens van de jongen, die beloningsverwerking en plezier moduleert. (De verwerking van sociale en andere beloningen kan worden gewijzigd bij autisme.) Na de operatie merkte de psychiater van de jongen op dat zijn gezichtsvervormingen en kneuzingen enigszins waren genezen, en de jongen hoefde niet langer een hoofddeksel te dragen om zijn gezicht te beschermen. De taalvaardigheid en het oogcontact van de jongen verbeterden, evenals zijn scores op verschillende tests van sociale responsiviteit, prikkelbaarheid en hyperactiviteit.

Hoe veelbelovend ze ook lijken, deze individuele succesverhalen bieden niet het soort bewijs dat sceptici zou overtuigen om DBS toe te voegen aan hun bewapeningscentrum voor autisme. "Individuele gevallen als eenmalige, als wonderen, duw het veld niet vooruit, " zegt Mayberg. In plaats daarvan zouden wetenschappers een proef moeten uitvoeren waarin ze mensen rekruteren volgens strikte criteria en een duidelijke reden hebben om in die specifieke groep in te grijpen, vooraf gedefinieerde uitkomstmaten en inzicht in de circuits die spelen.

Mayberg says she gets many calls from desperate people who don't meet the criteria for her current investigations of DBS for depression. “Of course I would like to help them. [But] I don't know that what I do is applicable, and I don't have permission to do that—and that would be reckless, ” she says. “Just because you're a surgeon and can go into someone's head, doesn't mean you do.”

Growth spurt

There are also enough cautionary tales to put people like Mayberg off.

Stocco used DBS to treat extreme self-harm in one 17-year-old autistic boy at the behest of his family, after she explained that it was not standard care. The young man rocked incessantly, bit his caregivers, punched his legs and arms and pounded his feet on the floor until his toenails came off. The surgeon placed the electrodes in the boy s globus pallidus, as well as his internal capsule. When the team turned the stimulators on, his abnormal movements disappeared. [His] mom was over the moon, Stocco says. Within 6 months, though and for unknown reasons his movements all returned.

Part of the problem may be that nobody really knows where to intervene for autism traits; and given the condition s heterogeneity, the best location may well differ from one autistic person to the next. My take for autism you are in a growth spurt in recognizing phenotypes; you won t want to mess around yet, Mayberg says.

As more people with autism receive genetic diagnoses, however, this growth spurt may approach its asymptote and, ultimately, clear a path for the use of DBS in some instances.

A genetic test finally gave Becky a concrete diagnosis, if not any clues to why DBS has helped her. In 2013, Peirce learned that Becky is missing a stretch of DNA on one copy of chromosome 9. The deletion removed 14 genes, including EHMT1. That gene is associated with a rare condition called Kleefstra syndrome, characterized by intellectual disability, weak muscle tone and, often, autism. Most people receive this diagnosis early in life, but Becky was 26 and already 5 years past the DBS surgeries that saved her from her severe regression.

Becky continues to do well at home and at the bowling alley. On a warm Saturday in April 2017, Becky and her mother arrive at North Bowl Lanes in North Attleborough, Massachusetts. A dozen or so other young adults with disabilities from Becky s bowling group walk from the sunny parking lot into the dark interior. All of them are accompanied by a parent, most by smiles. They don identical shirts with yellow-striped sleeves that show their first names in front.

Becky bowls in the morning because she has more energy then; in the late afternoon, even a walk down the block drains her. The electricity flooding her brain has all but erased her OCD, but she tires readily and the future is uncertain. I know it s still working, Peirce says, [but] she s 31 and I think she s aging, so I don t know if the effect of it is all going to stay and hold its ground so I guess that worries me some for the future.

Today, though, Becky is alert and full of energy. She knows the rules, scores and the timing of turns. When she s up, she finds her Mickey Mouse ball in the ball rack, carries it to the foul line and shoves it forward. It lands in the lane with a clunk, rolls apace and knocks down pins. On one subsequent turn, she gets a strike. She turns around, grinning, and asks no one in particular, Did I do a good job?

Dit artikel werd herdrukt met toestemming van Spectrum , de thuisbasis van nieuws en analyses over autismeonderzoek.

    • Lees verder...