Onderzoekers gebruiken hersenimplantaten om verlamde apen te laten lopen

In Nederland zijn er naar schatting rond de 12.500 mensen die niet kunnen lopen door een dwarslaesie. Tomislav Milekovic, een onderzoeker van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie (EPFL) in Lausanne, en zijn collega's lukte het om verlamde apen weer te laten lopen, volgens een nieuw onderzoek in Nature. Ze kregen dit voor elkaar met de inzet van een hersen-ruggengraatinterface. Hiermee hebben ze een grote stap gezet in het streven om mobiliteit voor mensen met ruggenmergschade te verbeteren.

"Het ruggenmerg is een soort verlenging van het brein," vertelde Molekovic aan de telefoon. Het ruggenmerg bevat leidingen die informatie verplaatsen van het brein naar de spieren, maar ook eigen neurale netwerken die beweging controleren.

Als het ruggenmerg beschadigd wordt, worden deze neurale signalen geblokkeerd. De brein-ruggenmerginterface die Molekovic en zijn collega's ontwikkelden, omzeilt deze blokkades met behulp van sensoren. Ze implanteren hiervoor hardware in het brein van de aap die bewegingssignalen oppikt. Die hardware communiceert vervolgens draadloos met een computer, die de signalen ontcijfert en het bewegingssignaal doorstuurt naar een tweede set implantaten die gekoppeld zijn aan het deel van het ruggenmerg dat communiceert met de benen.

Eerdere onderzoeken zijn enigszins succesvol geweest bij het helpen van mensen met verlamde handen. Maar dit is het eerste onderzoek waarbij de complexere spieren van de benen aangestuurd kunnen worden. Er waren hier twee belangrijke stappen voor nodig; de eerste is om draadloos met een computer te kunnen communiceren – eerdere onderzoeken gebruikten nog draden.

De tweede grote stap zit in de implantaten zelf. In plaats van de apparaten in het ruggenmerg te implanteren, werd het implantaat net onder de huid ingebracht – op het oppervlak van het ruggenmerg, maar niet in de vloeistof zelf. De mogelijkheden zijn daardoor niet beperkt tot alleen het omzeilen vanschade aan het ruggenmerg; de wetenschappers onderzoeken ook de toepassing in Parkinsonpatiënten die niet meer kunnen lopen.

"De enige reden dat we nog een computer ertussen hebben, is omdat deze wat flexibiliteit toestaat in hoe we verschillende algoritmen toepassen om nieuwe activiteit te controleren," zei Milekovic. Een systeem dat robuust is en goed genoeg ontwikkeld om in mensen te werken zou waarschijnlijk een gesloten systeem zijn – er zou geen reden zijn om de neurale signalen buiten het lichaam te bewerk.

Dat systeem zou er sneller kunnen zijn dan we denken.

"Het is niet onredelijk om te speculeren dat we de eerste klinische demonstraties van interfaces tussen brein en ruggenmerg voor het einde van dit decennium zien," schreef Andrew Jackson in een ander artikel in Nature. Jackson is een onderzoeker aan de Institute of Neuroscience bij Newcastle University en werkte niet mee aan het onderzoek.

"Dit onderzoek is veelbelovend. Ik denk dat het dingen kan versnellen, al is het natuurlijk nooit snel genoeg voor mensen die dwarslaesies hebben," zei Milekovic. "Ons onderzoek werd voor een groot deel gefinancierd met publiek geld. En het is gebaseerd op decennia aan onderzoeken die ook publiek gefinancierd zijn. Zonder de gulle steun van de samenleving, zou dit niet mogelijk geweest zijn."