Gevalsstudie brengt neurale plasticiteit in beeld

Drie jaar lang volgden neurowetenschappers het herstel van een jongen bij wie vanwege ernstige epileptische aanvallen een groot deel van de rechterhersenhelft was verwijderd. Dat bood een unieke gelegenheid om neuroplasticiteit in de tijd te volgen.

Tina Liu e.a. rapporteren de n=1-studie in Cell Reports. De jongen – bekend als U.D. – kreeg een eerste epileptische aanval op vierjarige leeftijd. Die was primair het gevolg van een laaggradige hersentumor. Medicatie bleek niet effectief. Kort voor zijn zevende verjaardag werd besloten bij U.D. occipitotemporale lobectomie toe te passen, waarbij ongeveer een derde van zijn rechterhersenhelft – de occipitaalkwab en het grootste deel van de temporaalkwab – werd verwijderd. De gehele linkerhersenhemisfeer bleef intact. Het is een zeldzame ingreep, die in 60 tot 70 procent van de gevallen succesvol is. Belangrijkste gevolg hiervan is een persistente homonieme hemianopsie links: U.D. had geen linkergezichtsveld.

Maar tegelijkertijd konden de onderzoekers in de tijd volgen hoe het linkerdeel van U.D.’s hersenen geleidelijk ging compenseren voor de uitval van visuele taken die normaal worden gemedieerd door (delen van) de rechterhersenhelft zoals gezichts- en objectherkenning. Ze maakten daarbij gebruik van psychologische tests en fMRI-scans. U.D. is nu bijna elf jaar. Hij is vrij van epileptische aanvallen en zijn IQ heeft niet geleden onder de operatie; het blijkt als voorheen bovengemiddeld intelligent. Tests wijzen verder uit dat U.D. voor zijn leeftijd goede gezichts- en objectherkenning heeft.

De onderzoekers waren verbaasd dat de linkerhemisfeer kennelijk alle patroonherkenning op zich had genomen, dat wil zeggen de verwerking van gezichten, objecten en woorden. Dat dus normale gezichtsherkenning zonder een functionerend, rechter ventraal gedeelte van de hersenen mogelijk bleek, kunnen ze alleen maar interpreteren als functionele plasticiteit van de hogere-orde functies van de visuele cortex. Voor de lagere-orde functies, zoals in dit geval een intact gezichtsveld, geldt kennelijk iets anders. Onderzoeksleider Marlene Behrmann zegt in een toelichting daarover dat de hersenen weliswaar in staat zijn tot reorganisatie en ‘remapping’ van hogere functies, maar dat er niettemin twee intacte, functionele hemisferen nodig zijn om visie over 180 graden mogelijk te maken, dus zonder dat het hoofd hoeft te draaien om blinde vlekken in het gezichtsveld te vermijden.  

De verbazing van Liu e.a. over de compenserende vermogens van U.D.’s brein is begrijpelijk, want in de meeste van dit soort gevallen is er slechts sprake van een beperkt herstel van visuele hersenfuncties. Dat het bij U.D. anders is gelopen, heeft volgens hen te maken met een aantal prechirurgische factoren die de prognose van het postchirurgische beloop bepalen, zoals het cognitieve profiel van de patiënt en de aard van de onderliggende aandoening, die beide voor hem gunstig uitpakten, en zo dus zeer waarschijnlijk hebben bijgedragen aan de positieve uitkomst. Zo biedt bijvoorbeeld een langzaam groeiende tumor, stellen Liu e.a., meer kans op neurale plasticiteit dan een acute aandoening als een postnatale beroerte of meningitis. Ook het tijdstip waarom de resectie van een deel van het brein plaatsvindt, is van belang: hoe eerder, hoe beter. Reorganisatie van de neurale bedrading is verder zeer waarschijnlijk ook afhankelijk van de regio in het brein. Bij U.D. was neurale reorganisatie beperkt tot die gebieden die nog in ontwikkeling waren, terwijl stabiliteit werd vastgesteld in hersengebieden die al vroeg in diens ontwikkeling tot stand waren gekomen.   

Veel vragen staan volgens onderzoeksleider Behrmann nog open. Zoals: zijn patiënten bij wie de rechterhersenhelft (grotendeels) is verwijderd, beter af dan patiënten zonder linkerhersenhelft? En is herstel van het visuele systeen meer robuust naarmate patiënten jonger zijn?