Stel je eens voor, een patiënt met epilepsie loopt een onderzoekskamer in, krijgt een soort kap op en vervolgens komt er een meting uit een apparaat rollen die aangeeft waar de bron van de epilepsie precies zit. Vervolgens kan meteen de behandeling starten met een laser of iets dergelijks.
Gevraagd naar het hogere doel van haar werk fantaseert Maeike Zijlmans over hoe het in de toekomst zou kunnen gaan. “Waarschijnlijk voorbij mijn wetenschappelijke carrière, maar ergens op de horizon.”
Maeike Zijlmans werkt als neuroloog en onderzoeker bij SEIN en het UMC Utrecht. Daarnaast is ze hoogleraar Geavanceerde Neurofysiologie bij Epilepsiechirurgie. Ze begeleidt naast het onderzoek waar we het in dit artikel over gaan hebben ook onderzoek binnen SEIN op het gebied van signaal analyse van het oppervlakte EEG en stress en epilepsie.
Persoonsgebonden subsidie
Afgelopen zomer ontving Maeike de vidi subsidie van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk onderzoek (NWO). Het NWO-Talentprogramma biedt persoonsgebonden financiering aan talentvolle, creatieve onderzoekers zodat zij onderzoek naar eigen keuze kunnen doen. Het programma kent drie financieringsvormen, afgestemd op verschillende fasen in de wetenschappelijke carrière van onderzoekers: veni, vidi, vici. Maeike ontving eerder al de veni subsidie.
De vidi subsidie helpt vooral op het gebied van menskracht, het kunnen samenstellen van een onderzoeksgroep die hier tijd in kan investeren. De groep van ca 15 mensen bestaat nu naast Maeike uit mensen met geneeskunde en technische geneeskundige achtergrond. Een deel van de mensen is al gepromoveerd, een deel doet promotie-onderzoek en er zijn ook altijd studenten die een (afstudeer)stage doen. Er is ook een bezoekende neurochirurg uit Japan. De meeste werken fysiek in het UMC Utrecht en een aantal heeft, net als Maeike, een dubbele aanstelling bij het UMC Utrecht en SEIN. Met deze financiering kan ze nu in januari 2024 starten met een project dat uit drie onderdelen bestaat.
Innovatie in epilepsiechirurgie
Het eerste is een innovatie bij epilepsiechirurgie. Een flexibel en high density elektrodenmatje waarmee we beter de bron van de epilepsie kunnen meten tijdens operaties. “En daar willen we allerlei signaalanalyses aan toevoegen, om dat signaal zo goed mogelijk te begrijpen en die bron dus zo goed mogelijk te vinden.”
Database
De andere, grote stap is het opzetten van een grote database van alle epilepsie chirurgie patiënten van SEIN en UMC. “Om de resultaten van epilepsie chirurgie en wat we vinden tijdens die operaties direct te kunnen koppelen aan bijvoorbeeld niet alleen de epilepsie uitkomst, maar ook de uitkomst qua denken. De gedachte is dat die epileptische bron niet alleen epileptische aanvallen geeft, maar ook een verstoring van de hersenen. We hopen te kunnen laten zien dat als je die bron weghaalt, dat je niet alleen geen aanvallen meer hebt, maar dat we ook snappen wat het effect is op het gezonde weefsel en de gezonde hersen activiteit.” Dit wil ze om antwoord te kunnen geven op de vraag: Waarom is de ene patiënt aanvalsvrij, maar niet beter af en de andere patiënt aanvalsvrij, maar wel beter af?
Hightech magnetisch EEG
Het derde onderdeel is een nieuwe vorm van magneto-encephalografie (MEG). Dat is een techniek waarmee de hersenactiviteit in kaart kan worden gebracht. Een magnetometer meet de magnetische velden die natuurlijk ontstaan door activiteit van de hersenen.
Dit is een samenwerking met het Amsterdam UMC. De standaard MEG heeft een heleboel sensoren in een soort cap waar je onder zit. “We willen een soort nieuwe vorm ontwikkelen die je direct op de schedel kan plaatsen. Ook wel een soort cap, maar dan één waarbij je het hoofd kan bewegen. De sensoren hoeven niet met helium te worden gekoeld waardoor de techniek goedkoper is en je hebt niet meer de enorme kap nodig. Ook lijkt het zo te zijn dat de nieuwe losse sensoren juist meer signaal kunnen meten.
We willen eerst kijken of deze nieuwe cap de signalen waarin wij geïnteresseerd zijn net zo goed of misschien wel beter kan meten. En als dat zo is, dan zou dat een hele interessante innovatie voor SEIN kunnen zijn. Een soort hightech EEG voor de toekomst.
Het doel
“Waar ik in eerste instantie naartoe werk is het hersensignaal bij epilepsie zo goed mogelijk vangen en begrijpen. Zodat we beter de, zeg maar, handtekening van de epilepsie kunnen herkennen. En dan gaat het dus niet alleen over de epilepsie, de aanvallen, maar ook het effect op de rest van het brein. Dus ook het netwerk begrijpen, hoe zit die handtekening nou in dat deels zieke en deels gezonde netwerk. We bekijken het multimodaal, je hebt MRI afwijkingen, je hebt EEG afwijkingen, kun je dat met elkaar combineren?”
Maeike hoopt dat uiteindelijk de stap gemaakt kan worden naar die niet invasieve metingen met die MEG. Een pijnloze analyse van de hersenen waarmee je vanaf de buitenkant meet.
De inzet van AI
Voor de analyses gebruiken ze ook steeds vaker AI. “Uiteindelijk is AI niks anders dan moeilijke statistiek, en op die manier kun je er heel veel mee. We hebben bijvoorbeeld één artikel geschreven waarbij we AI neonatale EEG’s hebben laten analyseren om te kunnen voorspellen welke neonaten uiteindelijk epilepsie krijgen. Hiervoor kun je AI dus al inzetten. Je stopt de verschillende kenmerken van het EEG erin en dan kijk je welk model het beste voorspelt. Wie wel of niet epilepsie krijgt en welke factoren in dat model dat het beste voorspellen.”
Maeike vertelt dat het ingewikkelder klinkt dan het eigenlijk is. Een leuke bevinding die ze deelt, gaat over de toepassing van AI bij de diepte eeg’s die ze doen bij epilepsiechirurgie. Ze kwamen erachter dat AI op een andere manier naar de verschillende frequentiebanden van dat diepte EEG kijkt. “Als dokters kijken we naar epileptische afwijkingen. AI kan ook naar combinaties van frequenties kijken in dat EEG, wat je met het blote oog niet zo duidelijk ziet, maar waar toevallig wel de verhoudingen net een beetje anders zijn rondom een afwijking. Dus AI ziet iets wat je als dokter eigenlijk niet ziet.” En dan zet je AI niet in om iets makkelijker te maken of sneller te doen, maar om iets nieuws te ontdekken.
En zo komt het toekomstbeeld steeds een stukje dichterbij.
