Neuroplasticiteit bij aandoeningen van het zenuwstelsel
Multiple sclerosis, beroerte, ruggenmergletsels, hersenverlamming bij kinderen
coördinatiestoornissen bij kinderen, tinnitus
Project 1
Vele dagelijkse taken vergen optimale bimanuele coördinatie via leerprocessen die geassocieerd zijn met neuroplasticiteit, veranderingen in neurotransmissie en synaptische densiteit. Momenteel zijn de neurobiologische mechanismen die gepaard gaan met leren nog onduidelijk. Hier tracht ik motorisch leren beter te begrijpen door deze mechanismen bloot te leggen en te focussen op (1) de dynamiek van GABA-niveaus in de linker dorsale premotorische cortex; (2) veranderingen in synaptische densiteit en (3) functionele en structurele connectiviteit.
Er worden 40 gezonde deelnemers (18-35j) gerekruteerd, waarvan er 20 een trainingsprogramma krijgen bestaande uit een complexe coördinatie taak (experimentele groep), terwijl de overige 20 een programma uitvoeren waarbij geen leerproces is vereist (controle groep). Leergerelateerde neurobiologische veranderingen zullen geïdentificeerd worden met een multimodale aanpak bestaande uit medische beeldvorming en neurofysiologische technieken, waaronder [11C]UCB-J-Positron Emissie Tomografie om synaptische densiteit te meten.
De metingen zullen uitgevoerd worden voor aanvang en na 2 en 4 weken van motorische oefening. Door gebruik te maken van verschillende innovatieve technieken, geïntegreerd in een multimodale aanpak, tracht ik met dit onderzoeksproject nieuwe inzichten te genereren in leer-gerelateerde neuroplasticiteit in de context van motoriek, met als finaal doel om neuromodulatie strategieën in een klinische setting te optimaliseren.
Project 2
Veroudering wordt gekarakteriseerd door veranderingen in de structurele, functionele en biochemische hersenintegriteit, die vaak gepaard gaan met beperkingen in motoriek en motorisch leren. Cerebellaire (CB) integriteit is een belangrijke voorspeller van de motorische functie bij ouderen. Tot op heden kreeg het cerebellum slechts beperkte aandacht. Dit project beoogt de relatie te identificeren tussen (1) CB neurometaboliet (GABA) niveaus en leeftijdsgerelateerde achteruitgang in bimanuele coördinatie, (2) leeftijdsgeralteerde afname van bimanuele motoriek en veranderingen in CB corticale connectiviteit en (3) leeftijdsgerelateerde afname van motorisch leervermogen enerzijds en CB atrofie, GABA niveaus en (modulatie van) connectiviteit anderzijds.
Hiertoe zullen gezonde rechtshandige jongeren (n=40, 20-40 jaar) en ouderen (n=40, 60-80 jaar) worden gerekruteerd, de helft van elke leeftijdsgroep zal een 4-daags trainingsprogramma met een complexe bimanuele coördinatie taak uitvoeren (experimentele groep), terwijl de overige 20 een programma volgen dat geen leren vereist (controlegroep). Neurobiologische aspecten met betrekking tot motorische prestatie en leren worden onderzocht met behulp van niet-invasieve hersenstimulatie en multimodale beeldvormingstechnieken.
Het doel is bij te dragen aan fundamentele kennis omtrent de neurofysiologie van het verouderende brein en toekomstige trainingsprogramma's die de functionele achteruitgang kunnen verlichten of tegengaan te inspireren.
Project 3
Normale veroudering gaat gepaard met een afname van motorische functies, die de kwaliteit van leven beïnvloeden. Deze veranderingen worden veroorzaakt door leeftijdsgebonden veranderingen in de hersenen. Het blijft onduidelijk hoe leeftijdsgebonden veranderingen in hersenstructuur, functie en connectiviteit de motorische prestaties beïnvloeden. We bestuderen hoe deze veranderingen in structurele en functionele herseninteracties tekorten in motorisch functioneren kunnen verklaren.
Enerzijds richten we ons op de interactie tussen specifieke hersengebieden die het netwerk vormen dat betrokken is bij de motorische controle. Deze interacties zullen zowel binnen als tussen beide hersenhelften worden onderzocht. Anderzijds kijken we vanuit een meer globaal perspectief naar leeftijdsgerelateerde veranderingen in de interacties tussen de verschillende netwerken in rust om te komen tot een maat voor neurale de-differentiatie.
We beginnen met door training geïnduceerde neuroplasticiteit in het verouderende brein en onderzoeken (a) welke structurele en functionele hersenmetingen toekomstig leren voorspellen (b) hoe zowel gedrags- als hersenmetingen veranderen als gevolg van leren. Dit vereist een combinatie van niet-invasieve hersenstimulatie en multimodale beeldvormingstechnieken. We willen een fundamentele bijdrage leveren aan kennis die toekomstige trainingsprogramma's kan inspireren om functionele achteruitgang die gepaard gaat met het ouder worden te verlichten of tegen te gaan.