Volgens het in Nature Communications gepubliceerde onderzoek vinden er na een amputatie veranderingen plaats in de delen van de hersens die de ledematen aansturen – zowel het deel dat bijvoorbeeld een geamputeerde arm aanstuurde en het deel dat de overgebleven arm aanstuurde. Beide hersendelen kunnen nieuwe verbindingen maken om een robotarm aan te sturen, zelfs enkele jaren na een amputatie.
Kneedbaarheid van de hersens
Vooral deze laatste uitkomst van de studie was een nieuw inzicht, stelt Nicho Hatsopoulos, professor in de biologie en anatomie aan de Universiteit van Chicago. “Ook interessant was om de kneedbaarheid van de hersens te zien na lange-termijn blootstelling en zien wat er gebeurt met de netwerkverbindingen tijdens het leren om een robotarm te bedienen.”
Tot nu toe waren er vooral studies die aantoonden hoe deels of geheel verlamde mensen robotledematen via een brein-machine-interface konden aansturen. De studie aan de UvC is een van de eerste onderzoeken naar de geschiktheid van dergelijke constructies voor mensen met een amputatie.
De studie werd uitgevoerd met drie resusaapjes waarvan ledematen als gevolg van ongelukken eerder in hun leven geamputeerd moesten worden. Twee van de aapjes kregen elektroden geïmplanteerd in het deel van de hersens aan de kant van het nog aanwezige ledemaat, een derde aapje aan de kant van het geamputeerde ledemaat.
In kaart brengen neuronenverbindingen
Vervolgens werd hen aangeleerd om met behulp van hun gedachten een robotarm te gebruiken om een bal te pakken. Daarna werd in kaart gebracht hoe verbindingen tussen neuronen actief waren voorafgaand aan de experimenten, gedurende de training en na het volbrengen ervan.
In de hersengebieden die lange tijd niet meer gebruikt waren, ontstonden nieuwe en robuuste verbindingen met betrekking tot reiken en grijpen. In het hersengebied dat de intacte arm aanstuurde, dunde het bestaande netwerk uit om vervolgens herbouwd te worden met verbindingen voor zowel de nog aanwezig arm als de robotarm.
Volgens de onderzoekers betekent dit dat het mogelijk is om een daadwerkelijk responsief kunstledemaat te maken dat kan bewegen en sensaties via de brein-machine-interface kan doorsturen. Het team wil hiervoor de eigen onderzoeksresultaten combineren met die van gelijksoortige studies.
