Verlamde apen konden met behulp van elektroden hun handen weer bewegen

Eén van de grootste uitdagingen voor de hedendaagse geneeskunde is het herstellen van de mogelijkheid om te bewegen bij verlamde patiënten. Een nieuw onderzoek laat veelbelovende resultaten zien bij apen die we waarschijnlijk snel kunnen gaan gebruiken bij mensen.

Een team aan de Newcastle University heeft de bewegingsmogelijkheid succesvol hersteld bij twee makaken, die vervolgens met hun verlamde hand een object konden oppakken. (De handen van de apen waren niet permanent verlamd; ze kregen een medicijn dat muscimol heet en dat het effect van een hersenbloeding nabootst door de weg van de hersenen naar het ruggenmerg tijdelijk te blokkeren en zo een verlamming te veroorzaken. Na een paar uur werkt het medicijn uit en werkten de handen van de apen weer als normaal. Niet zielig dus.)

De onderzoekers gebruiken elektrische stimulatie om dit effect te bereiken. Eerder werd dit al gebruikt om verlamde patiënten externe devices te laten aansturen zoals computer cursors en avatars, robotarmen en exoskeletten zoals deze waarmee de eerste Wereld Cup moet worden gespeeld. Het nieuwe aan dit idee is dat de geïmplanteerde elektroden de patiënt echt in staat gaan stellen om hun eigen ledematen te bewegen.

Andrew Jackson, die het artikel samen met collega Jonas Zimmerman schreef voor Frontiers in Neuroscience, legde over de telefoon uit dat het deel van de hersenen van een patiënt boven de verwonding normaal blijft functioneren na een hersenbloeding of een verwonding aan het ruggenmerg, het deel daaronder heeft misschien nog steeds wel de capaciteit om dat ook te doen maar het probleem is de connectie ertussen.

“Het idee van dit onderzoek was om te kijken of we deze connectie van het brein naar het ruggenmerg kunstmatig konden herstellen, en zo de echte verwonding te omzeilen,” zei hij.

Via dunne metalen draadjes werden de elektroden ingebracht in de premotorische cortex van het brein en die geven vanaf daar informatie door naar meer elektroden in het ruggenmerg, die weer ketens activeren om een grijpactie uit te voeren. De apen waren opgeleid om een oranje schijf te grijpen en naar zich toe te trekken, en de onderzoekers zetten de elektrische connectie aan en uit. Wanneer de stimulatie werd aangezet, werd de hersenactiviteit van de apen als ze de schijf probeerden te pakken doorgegeven via de elektroden naar de spieren, zodat ze het konden doen.

Er zijn een paar waarschuwingen: Jackson benadrukt dat grijpen een hele simpele taak is, en dat de apen het met de behandeling niet zo goed konden als normaal. “Maar het is gelukt om hun mogelijkheid om deze taak uit te voeren te herstellen op een manier dat ze de taak niet konden uitvoeren als de stimulatie uit stond,” zei hij. En ook al is het simpel, kan het een handige beweging zijn voor menselijke patiënten.

We zijn er nog niet, maar het gebruik van hersensignalen om robotprotheses aan te sturen en geïmplanteerde elektroden in het ruggenmerg voor klinische doeleinden zoals het behandelen van chronische pijn zijn een goed begin. “Sommige van deze technieken worden al gebruikt bij patiënten; wat wij proberen is ze aan elkaar verbinden,” zei Jackson.

Ze zijn nu bezig om de elektronica die ze gebruikten te verkleinen, met als doel een klein batterij-aangedreven apparaat te ontwikkelen dat onder de huid kan worden geïmplanteerd. Ook moeten ze kunnen aantonen dat de techniek over een lange tijdsperiode gebruikt kan worden, en niet alleen in vlagen. Met het grotere veld en de tijd die het kost om de methoden te testen op dieren en daarna op mensen in gedachten gokte Jackson dat het met ongeveer vijf jaar klaar moet zijn.