Multilevel interactions in the vestibular system: a matter of balance

Onderzoek is verricht naar de mechanismen bij het handhaven van evenwicht onder normale omstandigheden en bij centrale en perifere ontregeling van het evenwichtssysteem.
Hiertoe is onderzocht:
- Welke intrinsieke coördinaatstelsels gebruikt worden in het brein om de verschillende sensorische informatie bronnen (vestibulair en visueel) met elkaar te vergelijken en de juiste compenserende oogbewegingen te genereren. Bij muizen hebben we in de kleine hersenen een zonering van horizontale en verticale aangetoond oogspier/kanaalvlakken aangetoond, identiek aan andere diersoorten. Daarmee is dit diermodel goed te vergelijken met de niet humane primaten en de mens. Het experimenteel onderzoek bij de mens laat zien dat het coördinaat stelsel in het licht anders werkt dan in het donker. Deze verschillen bevestigen dat het mechanisme van aansturing neuronaal moet zijn. De resultaten van de humane studies zijn van belang voor vestibulair onderzoek bij patiënten met perifere en centrale afwijkingen.
- De rol van corticale banen voor de perceptie van bewegingen van onszelf versus die van de omgeving (ego- vs selfmotion). Bij muizen is het effect van anesthesie onderzocht op de activiteit van Purkinje cellen in de kleine hersenen. Het belang van deze experimenten is dat ze aantonen dat Purkinje cellen bij wakkere dieren continu actief zijn, en dat er geen “state dependent” activiteiten niveaus zijn. Met andere woorden, Purkinje cellen worden niet selectief aan- of uitgeschakeld. Het onderzoek naar corticale invloeden bij de mens heeft zich vooral gericht op welke stuursignalen gebruikt worden om compensatoire oogbewegingen tijdens lineaire verplaatsingen (TVOR) op te wekken. Algemeen wordt aangenomendat de schaling van de TVOR geregeld wordt door de vergentie hoek tussen beide ogen. Wij vinden dat corticale processen een belangrijkere rol spelen dan schaling met behulp van een vergentie signaal. Ook hebben we aangetoond dat grootte van de oogbewegingen tijdens de TVOR voor elk oog afzonderlijk kan worden gemoduleerd. Deze bevindingen zijn van groot belang voor het begrijpen van de blikstabilisatie tijdens bewegingen in de 3D ruimte om ons heen.
- De rol van de kleine hersenen op korte en lange termijn adaptatie van de vestibulo oculaire reflexen. De geldende verklaring voor cerebellair leren is gebaseerd op) optreedt. Nieuwe resultaten in dit onderzoeksproject tonen aan dat de theorie over een verzwakking van het synaptisch contact tussen parallel vezel en Purkinje cel, waarbij long term depression (LTD) optreedt, niet correct is. Een muis model waarbij de mogelijkheid tot PF-PC LTD genetisch ongedaan is gemaakt, vertoont nog steeds motorisch leren. Dit suggereert dat de locatie(s) van het motorisch leren in andere gebieden ligt/liggen, waaronder mogelijk de interactie tussen interneuronen in het cerebellum en de Purkinje cel, of misschien zelfs in de cerebellaire of vestibulaire kernen. Bij de mens hebben we plasticiteit in de 3D VOR onderzocht bij patienten met een eenzijdige brughoektumor. Bij deze patienten vinden we dat na chirurgische verwijdering onze hersenen in staat zijn om de VOR weer bij te regelen. Dit proces is waarschijnlijk gerealiseerd in het cerebellum, hetgeen goed aansluit bij de gevonden zonale organisatie van het cerebellum in kanaalvlakken en oogspier groepen bij de experimenten bij muizen