Het verwerven van schrijfvaardigheden in patiënten met de ziekte van Parkinson: effecten en werkingsmechanismen van transcraniële directe current stimulatie (tDCS)

De ziekte van Parkinson is een neurodegeneratieve aandoening die gekenmerkt wordt door trage en kleine bewegingen, en die de schrijfprestaties beïnvloedt. De beschikbare behandelingen voor patiënten met de ziekte, vertragen het ziekte verloop niet, kunnen motorische fluctuaties veroorzaken en bieden slechts beperkte symptomatische verlichting. Motorisch leren kan de functionele impact van de neurodegeneratie in de getroffen hersengebieden gedeeltelijk verlichten en uitstellen, en transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) heeft potentieel om motorisch leren te stimuleren. Het doel van dit project was daarom om meer inzicht te krijgen in de interactie van tDCS en dopaminerge medicatie met het leren van schrijftaken bij personen met de ziekte van Parkinson.

Als eerste stap hebben we het discriminatie vermogen van een korte en eenvoudige tapping-taak op een smartphone onderzocht voor medicatie gerelateerde motorische fluctuaties. De prestaties werden gemeten gedurende 7 dagen in de thuissituatie. De resultaten lieten zien dat de tapfrequentie en tap-afstand gemiddeld genomen in staat waren om OFF- en ON-status te onderscheiden, zowel 1 als 3 uur na inname van medicatie. We vonden een uitstekende test-retest betrouwbaarheid op dezelfde dag, maar leereffecten over de 7 dagen. De meest optimale ON-OFF-discriminatie werd gevonden voor tapfrequentie met de dominante hand, 1 uur na medicatie-inname, na dag 1 (familiarisatie) en vóór dag 5 (plafondeffect leren). Ondanks het belang van goede (remote) supervisie, concludeerden we dat de smartphone taptaak potentieel heeft om de dagelijkse medicatierespons bij patiënten met de ziekte van Parkinson te meten.

Vervolgens hebben we de gevoeligheid van een innovatieve schrijftaak voor ziekte effecten en dopaminerge medicatie onderzocht. Een nieuwe bevinding van deze studie was dat patiënten die geen medicatie gebruikten, niet alleen een verminderde schrijfgrootte vertoonden in vergelijking met controles, maar dat vooral de upstrokes, en niet de downstrokes, verminderde prestaties toonden. Dopaminerge medicatie verbeterde de schrijfamplitudes en het schrijven van upstrokes, maar dit ging ten koste van de downstrokes. De impact van dopaminerge medicatie op schrijfprestaties lijkt dus complex en zeer taakspecifiek te zijn.

In het tweede deel van dit project, hebben we een pilotstudie uitgevoerd en onderzocht of 1 sessie tDCS tijdens schrijftraining invloed had op het “bevriezen” van de bovenste ledematen (i.e. freezing) en het schrijven van opeenvolgende up- en downstrokes bij patiënten met de ziekte van Parkinson in vergelijking met gezonde controles. In de eerste studie ontdekten we dat tDCS, vergeleken met placebo stimulatie, het aantal freezingsepisodes tijdens het schrijven verminderde. We vonden ook dat de variabiliteit in de stimulatie respons afhankelijk was van de subgroep waartoe patiënten behoorden. Namelijk, tDCS had specifiek gunstige effecten op schrijfparameters bij de patiënten die in het dagelijks leven freezingepisodes rapporteerden. Vervolgens werden de effecten van tDCS bij patiënten met de ziekte van Parkinson verder geanalyseerd op het consolideren van aangeleerde schrijfvaardigheden en corticale exciteerbaarheid. We toonden aan dat, vergeleken met placebo stimulatie, tDCS de schrijfprestaties verbeterde op het vlak van schrijfgrootte en snelheid en dat de voordelen behouden bleven 1 week later voor zowel getrainde als ongetrainde taken op de tablet en voor schrijven op papier. De studie had te weinig power om faciliterende of inhiberende effecten van de interventie op de exciteerbaarheid van de motorische cortex te onthullen.

Ten slotte, werden de effecten van schrijftraining in combinatie met tDCS versus placebo stimulatie op de consolidatie van schrijfvaardigheden, met en zonder medicatie alsook corticale exciteerbaarheid verder onderzocht. In deze studie toonden we aan dat tDCS bijdroeg aan het consolideren van de schrijfprestaties na training. Dit bleek uit een verbeterde retentie en transfer, alsook de verderzetting van het leren tijdens een tweede stimulatie sessie, van de tDCS-groep in vergelijking met de placebogroep.  De beste effecten weren bereikt wanneer patiënten hun medicatie hadden ingenomen. We ontdekten ook dat medicatie een directe invloed had op de schrijfprestaties, maar het leervermogen niet verbeterde. Bovendien was na training de corticale inhibitie significant verhoogd in de tDCS in vergelijking met de placebo-groep. Samengevat, deze resultaten geven robuust bewijs voor tDCS-gemedieerde consolidatie van schrijfvaardigheden bij patiënten met de ziekte van Parkinson.

Dit doctoraatsproject heeft bijgedragen aan robuuste kennis rond de toegevoegde waarde van tDCS en ON-OFF metingen met een smartphone in de revalidatie van patiënten met de ziekte van Parkinson.