Klinisch biologische psychologie
HOC 1: Non-invasieve hersenstimulatie en klinische toepassingen
Inleiding
- Invasieve hersenstimulatie:
➔ Deep brain stimulation
➔ Vagus nervus stimulation
➔ Electroconvulsive therapy
- Non-invasieve hersenstimulatie (NIBS)
➔ Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)
➔ Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS)
➔ Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)
Non-invasieve hersenstimulatietechnieken (NIBS) & toepassingen
Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)
- Stroom induceren in hersenceefsel mbv magnetisch veld
➔ Spoel (“coil”) thv schedel
➔ Magnetisch veld opgewekt
➔ Elektrische strrom geïnduceerd
➔ Als intensiteit groot genoeg → actiepotentiaal
- Effecten afhk v: intensiteit, locatie (bv: motorische cortex – motorische functies; DLPFC –
werkgeheugen), frequentie
- Frequenties:
➔ Single-pulse TMS
➔ Low-freq rTMS (1-5 Hz): reductie corticale excitabiliteit → hyperpolarisatie → “inhibitie”
➔ High-freq rTMS (5-20 Hz): toename corticale excitabiliteit → depolarisatie → “excitatie”
➔ Theta-burst rTMS (bv 3 pulsen aan 50 Hz = “burst” → aan 5 Hz): dia11
• Intermittent → “excitatie”
2 sec burst – 8 sec pauze
• Continu → “inhibitie”
- Voorbeelden van klinische toepassingen:
➔ Neuropathische pijn: HF rTMS v primaire motorische cortex contralateraal aan pijnlijke
zijde
➔ Depressie: HF rTMS v dorsolaterale PFC
➔ Herstel v handmotoriek na beroerte: LF rTMS v contralaterale M1
- FDA cleared (USA): MDD, migraine, OCD, tabakstop
- CE certificaat (EU): depressie (maar wel off-label toepassingen bij andere indicaties)
Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS)
- Stroom induceren in hersenweefsels mbv zwakke gelijkstroom
- Werkingsmechanisme: niet helemaal gekend dia14
➔ Rustmembraanpotentiaal w beïnvloed
Anodale tDCS Kathodale tDCS
- Depolarisatie - Hyperpolarisatie
- Toename excitabiliteit - Reductie excitabiliteit
- “excitatie” - “inhibitie”
- Indirecte effecten op subcorticaal niveau?
- Sinds +/-2000: sterk toegenomen interesse in tDCS (en andere NIBS technieken)
➔ Proof-of-concept studies
,- Heterogeniteit in resultaten
➔ Zeker effectief: depressie (level A)
➔ Waarschijnlijk effectief: pijn, Parkinson, CVA, epilepsie, schizofrenie,… (level B)
- Heterogeniteit in methodologieën
➔ tDCS parameters: locatie?, oriëntatie?, intensiteit?, densiteit?, duur?, # sessies?,
frequentie?
➔ Steekproeven: interindiv variabiliteit (hersenen, schedeldikte?), ziektestadium?
Cognitieve, affectieve status?...
Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)
- Huidige oscillerende hersenactiv moduleren mbv externe toepassing wisselstroom
- Afhk v frequentie:
➔ Alpha: 8-12 Hz
➔ Beta: 13-30 Hz
➔ Gamma: > 30 Hz
- Indicaties: abnormale oscillatoire patronen
➔ Ziekte v parkinson, epilepsie, chronische pijn, depressie,…
- Positieve effecten:
➔ Gamma tACS v dLPFC kan geheugen verbeteren bij dementie
➔ Alpha tACS kan inhibitoire controle verbeteren bij alcoholmisbruik
➔ Individualized tACS kan motorische en cognitieve uitk verbeteren bij Parkinson
➔ Gamma tACS v dLPFC kan cognitieve uitk verbeteren bij MCI (meer dan tDCS)
Toekomstige technieken/methoden
- Geïndividualiseerde protocols
- Closed-loop stimulatie dia26
- Robot-geleide stimulatie
- Technieken zonder perifere zenuwstimulatie dia29
- Temporele interferentie stimulatie dia30
NIBS in onderzoek
- Fundamentele waarde:
➔ Causale rol v specif hersengebieden bij specif lich functies
➔ Neurale netwerken moduleren om te onderz hoe hersengebieden samenwerken id
context ve functie
• Bv:
➢ Excitatie v motorische cortex → verbetering v motorische functie
➢ Inhibitie v gebied v Broca → belemmering v spraakfunctie
- Klinische waarde:
➔ Therapeutische interventies
➔ Neurorevalidatie – neurale plasticiteit
Verslaving
- DSM-V: “middelen- en verslavingsgerelateerde” stoornissen
➔ Middelen
➔ Gokken (gedragsverslaving)
➔ Andere gedragsverslavingen nog niet opgenomen: hyperseksualiteit, kleptomanie,
gaming,…
- DSM-V: problematisch patroon v middelengebr dat leidt tot klinisch signif beperkingen of
lijdensdruk
➔ Controleverlies:
• Meer of langer gebr dan je wilt
, • Willen maar niet kunnen stoppen
• Veel tijd besteden aan verkrijgen, gebr of herstellen vh middel
➔ Sociale impact:
• Rolfalen (werk, school, thuis)
• Interpersoonlijke problemen
• Opgeven van activiteiten
➔ Persoonlijke negatieve consequenties:
• Gebruik in fysiek gevaarlijke situaties
• Gebruik ondanks problemen die wellicht het gevolg zijn van (fysiek of psychisch)
➔ Gerelateerd aan negatieve bekrachtiging:
• Craving: sterk verlangen nr middel
• Tolerantie: steeds meer vd stof nodig hebben vr eenzelfde effect
• Onttrekkingsverschijnselen: lichamelijke of psychische klachten bij stoppen of
minderen
- 2,5 biljoen mensen >15j gebr alcohol wereldwijd dia38
➔ In 2021 >4000 sterfegvallen gerelateerd aan alcgebr (31), +/- 3% BE, 5% wereldwijd
• 3 milj doden wereldwijd
➔ 400 milj mensen (7%) wereldwijd + 15j = AUD
- Ongeveer 96 milj volwassenen (29%) hebben illegale drugs gebr dia37
➔ Cannabis (30,9%, +15j)
➔ Cocaïne, XTC (opmars): peik 25-34j
➔ Ketamine bij jongeren
➔ Opioïden (heroïne), GHB, hallucinogenen in mindere mate
- 19,1 milj jongvolwassenen (15-34) ih afgelopen j drugs gebr (16%)
- Cocaïnegebr met hoog risico: recente stijgingen in behandelingsaanvragen in vele landen
- Comorbiditeit met andere vormen van mentale probl:
➔ +/-50% met verslaving (Europa) voldoet aan1 (+) andere DSM-stoorn: ptsd,
angststoornissen, stemmingsstoornissen, persoonlijkheidsstoornissen
➔ Maar ook: prevalentie verslaving bij diagnose schizofrenie: 15-50% cocaïne, 20-60%
alcohol
➔ Tweerichtingsverbanden
➔ Risicofactoren: erfelijkheid, temperament, leeftijd, toegankelijkheid,
levensgebeurtenissen
- Van alle tijden, plaatsen, groepen,…
➔ Medicinaal, ritueel, recreatief,…
- Meeste mensen die drugs gebr krijgen geen verslaving
➔ 15% cocaïne
- Biologische mechanismen:
➔ Beloningssystemen: dia44
• Mesolimbische dopaminerge route: dia45
➢ Ventraal striatum: nucleus accumbens – dorsaal striatum – VTA
➢ VTA neuronen geven dopamine af in striatum (ventraal en dorsaal)
, • Dopaminerelease in nACC: noodz (maar niet voldoende) voorwaarde vr
bekrachtiging
➢ Natuurlijke zaken: eten, seksueel genot,…
➢ Cruciale rol in positieve bekrachtiging bij verslaving
• Grotere dopaminerelease bij prod dan bij natuurlijke bekrachtigers
• Alcohol, tabak, stimulantia, cannabis, inhalantia, benzo’s
➢ Ondanks andere effecten en prod
➢ Klassieke hallucinogenen minder eenduidig
➔ Positieve bekrachtiging (KT):
• Operante conditionering:
➢ Positieve bekrachtiging (+S+)
➢ Negatieve bekrachtiging (-S- of 0S-)
• Positieve bekrachtiging → toename gedrag (ook distaal: associatie)
• KT VS LT bij verslaving: +S+ is zo sterk dat LT neg consequenties verwateren
• Roes: +S+ en link met acquisitie v verslaving (rush)
➢ KT, LT daling
➢ Rol v manier v toediening en werkingssnelheid (hoe sneller piek, hoe sterker
assoc tss gedr en belonend effect substantie (grotere contiguïteit))
➔ Positieve bekrachtiging (LT):
• Homeostase bereiken:
➢ Reductie basale niveaus dopamine in nACC: dysforie tijdens ontwenning
➢ Negatieve bekrachtiging: -S- wegwerken
➢ Reductie #dopaminererecptoren → verminderde respons op zelfde dosis; op
natuurlijke bekrachtigers
• Downregulatie ventraal striatum
➢ Minder sterke rea op product, dosis zal stijgen
➢ Minder sterke rea in op andere bekrachtigers (bv geld, erotische stim, eten)
• Paradox: verslaving hangt samen met minder gevoeligheid vr product?
• Cue reactiviteit: sterkere reas op stim geassoc aan gebruik
➢ Plop geluid fles, prenten, mixed drinks en frisdrank,…
➢ Steeds distaler
➢ Ventraal striatum → dorsaal striatum (belonings- en aandachtssyst)
• Verschuiving instrumenteel gedr (R-S, operant) nr habitueel/compulsief (S-R,
klassiek) leren
➢ Cues zorgen vr dopaminerespons en veroorz drang (ipv gebruik zelf)
➢ Automatiseren gebruik dia52
➔ Negatieve bekrachtiging:
• Kan rol spelen in acquisitie:
➢ Psychologische coping, medicatie, wegnemen neg ontwenningssympt of craving,
verschuiving v +S+ nr -S- (reward relief)
- Typische fasering
➔ Impulsief → compulsief
➔ Instrumenteel/doelgericht → automatisch
➔ Operant R-S → klassiek R-S
➔ Projecties VTA → ventraal (nACC) striatum: cruciaal vr acquisitie verslavingssgedr →
projecties VTA → dorsaal striatum (n caudatus, putamen):
gewoontevorming/automatisering
HOC 1: Non-invasieve hersenstimulatie en klinische toepassingen
Inleiding
- Invasieve hersenstimulatie:
➔ Deep brain stimulation
➔ Vagus nervus stimulation
➔ Electroconvulsive therapy
- Non-invasieve hersenstimulatie (NIBS)
➔ Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)
➔ Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS)
➔ Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)
Non-invasieve hersenstimulatietechnieken (NIBS) & toepassingen
Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)
- Stroom induceren in hersenceefsel mbv magnetisch veld
➔ Spoel (“coil”) thv schedel
➔ Magnetisch veld opgewekt
➔ Elektrische strrom geïnduceerd
➔ Als intensiteit groot genoeg → actiepotentiaal
- Effecten afhk v: intensiteit, locatie (bv: motorische cortex – motorische functies; DLPFC –
werkgeheugen), frequentie
- Frequenties:
➔ Single-pulse TMS
➔ Low-freq rTMS (1-5 Hz): reductie corticale excitabiliteit → hyperpolarisatie → “inhibitie”
➔ High-freq rTMS (5-20 Hz): toename corticale excitabiliteit → depolarisatie → “excitatie”
➔ Theta-burst rTMS (bv 3 pulsen aan 50 Hz = “burst” → aan 5 Hz): dia11
• Intermittent → “excitatie”
2 sec burst – 8 sec pauze
• Continu → “inhibitie”
- Voorbeelden van klinische toepassingen:
➔ Neuropathische pijn: HF rTMS v primaire motorische cortex contralateraal aan pijnlijke
zijde
➔ Depressie: HF rTMS v dorsolaterale PFC
➔ Herstel v handmotoriek na beroerte: LF rTMS v contralaterale M1
- FDA cleared (USA): MDD, migraine, OCD, tabakstop
- CE certificaat (EU): depressie (maar wel off-label toepassingen bij andere indicaties)
Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS)
- Stroom induceren in hersenweefsels mbv zwakke gelijkstroom
- Werkingsmechanisme: niet helemaal gekend dia14
➔ Rustmembraanpotentiaal w beïnvloed
Anodale tDCS Kathodale tDCS
- Depolarisatie - Hyperpolarisatie
- Toename excitabiliteit - Reductie excitabiliteit
- “excitatie” - “inhibitie”
- Indirecte effecten op subcorticaal niveau?
- Sinds +/-2000: sterk toegenomen interesse in tDCS (en andere NIBS technieken)
➔ Proof-of-concept studies
,- Heterogeniteit in resultaten
➔ Zeker effectief: depressie (level A)
➔ Waarschijnlijk effectief: pijn, Parkinson, CVA, epilepsie, schizofrenie,… (level B)
- Heterogeniteit in methodologieën
➔ tDCS parameters: locatie?, oriëntatie?, intensiteit?, densiteit?, duur?, # sessies?,
frequentie?
➔ Steekproeven: interindiv variabiliteit (hersenen, schedeldikte?), ziektestadium?
Cognitieve, affectieve status?...
Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)
- Huidige oscillerende hersenactiv moduleren mbv externe toepassing wisselstroom
- Afhk v frequentie:
➔ Alpha: 8-12 Hz
➔ Beta: 13-30 Hz
➔ Gamma: > 30 Hz
- Indicaties: abnormale oscillatoire patronen
➔ Ziekte v parkinson, epilepsie, chronische pijn, depressie,…
- Positieve effecten:
➔ Gamma tACS v dLPFC kan geheugen verbeteren bij dementie
➔ Alpha tACS kan inhibitoire controle verbeteren bij alcoholmisbruik
➔ Individualized tACS kan motorische en cognitieve uitk verbeteren bij Parkinson
➔ Gamma tACS v dLPFC kan cognitieve uitk verbeteren bij MCI (meer dan tDCS)
Toekomstige technieken/methoden
- Geïndividualiseerde protocols
- Closed-loop stimulatie dia26
- Robot-geleide stimulatie
- Technieken zonder perifere zenuwstimulatie dia29
- Temporele interferentie stimulatie dia30
NIBS in onderzoek
- Fundamentele waarde:
➔ Causale rol v specif hersengebieden bij specif lich functies
➔ Neurale netwerken moduleren om te onderz hoe hersengebieden samenwerken id
context ve functie
• Bv:
➢ Excitatie v motorische cortex → verbetering v motorische functie
➢ Inhibitie v gebied v Broca → belemmering v spraakfunctie
- Klinische waarde:
➔ Therapeutische interventies
➔ Neurorevalidatie – neurale plasticiteit
Verslaving
- DSM-V: “middelen- en verslavingsgerelateerde” stoornissen
➔ Middelen
➔ Gokken (gedragsverslaving)
➔ Andere gedragsverslavingen nog niet opgenomen: hyperseksualiteit, kleptomanie,
gaming,…
- DSM-V: problematisch patroon v middelengebr dat leidt tot klinisch signif beperkingen of
lijdensdruk
➔ Controleverlies:
• Meer of langer gebr dan je wilt
, • Willen maar niet kunnen stoppen
• Veel tijd besteden aan verkrijgen, gebr of herstellen vh middel
➔ Sociale impact:
• Rolfalen (werk, school, thuis)
• Interpersoonlijke problemen
• Opgeven van activiteiten
➔ Persoonlijke negatieve consequenties:
• Gebruik in fysiek gevaarlijke situaties
• Gebruik ondanks problemen die wellicht het gevolg zijn van (fysiek of psychisch)
➔ Gerelateerd aan negatieve bekrachtiging:
• Craving: sterk verlangen nr middel
• Tolerantie: steeds meer vd stof nodig hebben vr eenzelfde effect
• Onttrekkingsverschijnselen: lichamelijke of psychische klachten bij stoppen of
minderen
- 2,5 biljoen mensen >15j gebr alcohol wereldwijd dia38
➔ In 2021 >4000 sterfegvallen gerelateerd aan alcgebr (31), +/- 3% BE, 5% wereldwijd
• 3 milj doden wereldwijd
➔ 400 milj mensen (7%) wereldwijd + 15j = AUD
- Ongeveer 96 milj volwassenen (29%) hebben illegale drugs gebr dia37
➔ Cannabis (30,9%, +15j)
➔ Cocaïne, XTC (opmars): peik 25-34j
➔ Ketamine bij jongeren
➔ Opioïden (heroïne), GHB, hallucinogenen in mindere mate
- 19,1 milj jongvolwassenen (15-34) ih afgelopen j drugs gebr (16%)
- Cocaïnegebr met hoog risico: recente stijgingen in behandelingsaanvragen in vele landen
- Comorbiditeit met andere vormen van mentale probl:
➔ +/-50% met verslaving (Europa) voldoet aan1 (+) andere DSM-stoorn: ptsd,
angststoornissen, stemmingsstoornissen, persoonlijkheidsstoornissen
➔ Maar ook: prevalentie verslaving bij diagnose schizofrenie: 15-50% cocaïne, 20-60%
alcohol
➔ Tweerichtingsverbanden
➔ Risicofactoren: erfelijkheid, temperament, leeftijd, toegankelijkheid,
levensgebeurtenissen
- Van alle tijden, plaatsen, groepen,…
➔ Medicinaal, ritueel, recreatief,…
- Meeste mensen die drugs gebr krijgen geen verslaving
➔ 15% cocaïne
- Biologische mechanismen:
➔ Beloningssystemen: dia44
• Mesolimbische dopaminerge route: dia45
➢ Ventraal striatum: nucleus accumbens – dorsaal striatum – VTA
➢ VTA neuronen geven dopamine af in striatum (ventraal en dorsaal)
, • Dopaminerelease in nACC: noodz (maar niet voldoende) voorwaarde vr
bekrachtiging
➢ Natuurlijke zaken: eten, seksueel genot,…
➢ Cruciale rol in positieve bekrachtiging bij verslaving
• Grotere dopaminerelease bij prod dan bij natuurlijke bekrachtigers
• Alcohol, tabak, stimulantia, cannabis, inhalantia, benzo’s
➢ Ondanks andere effecten en prod
➢ Klassieke hallucinogenen minder eenduidig
➔ Positieve bekrachtiging (KT):
• Operante conditionering:
➢ Positieve bekrachtiging (+S+)
➢ Negatieve bekrachtiging (-S- of 0S-)
• Positieve bekrachtiging → toename gedrag (ook distaal: associatie)
• KT VS LT bij verslaving: +S+ is zo sterk dat LT neg consequenties verwateren
• Roes: +S+ en link met acquisitie v verslaving (rush)
➢ KT, LT daling
➢ Rol v manier v toediening en werkingssnelheid (hoe sneller piek, hoe sterker
assoc tss gedr en belonend effect substantie (grotere contiguïteit))
➔ Positieve bekrachtiging (LT):
• Homeostase bereiken:
➢ Reductie basale niveaus dopamine in nACC: dysforie tijdens ontwenning
➢ Negatieve bekrachtiging: -S- wegwerken
➢ Reductie #dopaminererecptoren → verminderde respons op zelfde dosis; op
natuurlijke bekrachtigers
• Downregulatie ventraal striatum
➢ Minder sterke rea op product, dosis zal stijgen
➢ Minder sterke rea in op andere bekrachtigers (bv geld, erotische stim, eten)
• Paradox: verslaving hangt samen met minder gevoeligheid vr product?
• Cue reactiviteit: sterkere reas op stim geassoc aan gebruik
➢ Plop geluid fles, prenten, mixed drinks en frisdrank,…
➢ Steeds distaler
➢ Ventraal striatum → dorsaal striatum (belonings- en aandachtssyst)
• Verschuiving instrumenteel gedr (R-S, operant) nr habitueel/compulsief (S-R,
klassiek) leren
➢ Cues zorgen vr dopaminerespons en veroorz drang (ipv gebruik zelf)
➢ Automatiseren gebruik dia52
➔ Negatieve bekrachtiging:
• Kan rol spelen in acquisitie:
➢ Psychologische coping, medicatie, wegnemen neg ontwenningssympt of craving,
verschuiving v +S+ nr -S- (reward relief)
- Typische fasering
➔ Impulsief → compulsief
➔ Instrumenteel/doelgericht → automatisch
➔ Operant R-S → klassiek R-S
➔ Projecties VTA → ventraal (nACC) striatum: cruciaal vr acquisitie verslavingssgedr →
projecties VTA → dorsaal striatum (n caudatus, putamen):
gewoontevorming/automatisering
