Wetenschappers worden steeds beter in het uitlezen van hersenactiviteit en het (bij)sturen van deze activiteit door middel van hersenstimulatie. Dit zal veel nieuwe mogelijkheden bieden voor het herstel van functies die verloren zijn gegaan door ziekte, een beroerte of een ongeluk. Dezelfde technologie zal op de langere termijn ook kunnen worden toegepast op het gezonde brein.
Dat stellen onderzoekers van het Nederlands Herseninstituut van de KNAW (Koninklijke Nederlandse Academie voor de Wetenschappen). De onderzoekers vinden deze ontwikkelingen op het gebied van neurale technologie belangrijk genoeg om stil te staan bij de al dan niet te verwachten gevolgen voor mens en maatschappij. Daarover hebben Pieter R. Roelfsema, Damiaan Denys en P. Christiaan Klink geschreven in een artikel dat op 2 mei is gepubliceerd in het vakblad
Trends in Cognitive Sciences.
Elektroden op elektronische chips in de hersenen kunnen nu al de activiteit in specifieke hersengebieden oppikken. Hiermee kan iemand met een verlamming via zijn ‘gedachten’ een robotarm of een computercursor aansturen. Andersom is het ook mogelijk om via elektronische chips informatie door te geven aan zenuwbanen of het brein.
Voorbeelden zijn
volgens de auteurs het cochlea-implantaat, om mensen met een gehoorbeperking weer te laten horen, of diepe hersenstimulatie om verlichting te brengen bij bijvoorbeeld patiënten met de ziekte van Parkinson.
Gebruik neurale technologie groeit snel
Bij de bestaande toepassingen gaat het nog om relatief eenvoudige hersenprocessen en is de precisie van het lees- en schrijfproces beperkt. De kennis over hersenprocessen neemt echter toe en de lees- en schrijftechnieken zullen snel beter worden. Met de verbeterde technologie zullen ook hersenprothesen voor patiënten efficiënter worden. Andere mogelijkheden, waarover eerder op ICT&health geschreven, lopen uiteen van brein-machine interfaces tot en met biochips die kapotte verbindingen tussen synapsen kunnen overbruggen bij mensen met dementie.
Maar onderzoekers zullen, afgezien van de vraag of dit wenselijk is, ook gaan nadenken over nieuwe mogelijkheden om de informatieverwerking in de hersenen te verbeteren. Zo zouden gebruikers van een hersenprothese die leest en schrijft rechtstreeks toegang kunnen hebben tot informatie op het internet en zouden zij op nieuwe manieren met elkaar kunnen gaan communiceren. De onderzoekers bespreken de voordelen van deze nieuwe technologie voor patiënten, maar waarschuwen dat de ontwikkeling gepaard moet gaan met waarborgen voor mentale privacy en mentale identiteit.
Omzeilen van defecten na ongeluk, ziekte
Steeds meer studies en pilotprojecten tonen aan dat defecten in het lichaam deels of geheel omzeild kunnen worden door vanuit de hersens via digitale technologie. Zo wees december 2017 een
studie van neurowetenschappers aan de Universiteit van Chicago uit dat mensen met een geamputeerd lichaamsdeel kunnen leren om een robotarm aan te sturen met in de hersens geïmplanteerde elektroden.
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. Vooral deze laatste uitkomst van de studie was een nieuw inzicht.
Verbetering motorische functies
Onderzoekers van de University of Adelaide toonden in
september vorig jaar aan dat patiënten die een beroerte hebben gehad, hun motorische functies kunnen verbeteren door hersensignalen te koppelen aan computers. De onderzoekers beschreven hoe het gebruik van brain-computer interface (BCI) een verbetering van 36 procent opleverde bij een hand die als gevolg van een beroerte niet goed meer functioneerde.
De onderzoekers merkten wel op dat bestaande BCI’s ondersteuning kan bieden bij herstel, maar bij lange na niet toereikend zijn. Om die reden ontwikkelden zij een BCI waarbij de juiste feedback op precies het juiste moment wordt gegeven zoals dat ook op de natuurlijke wijze gebeurt. In één geval werd een verbetering van 36 procent geconstateerd in slechts 10 sessies van 30 minuten elk.
Sensors brengen hersensignalen over
In een praktijkproef uit begin 2017 toonden
onderzoekers aan dat sensors die hersensignalen overbrengen naar een computer zo arm- en handbewegingen aan kunnen sturen. Het zorgde er voor dat een meervoudig verlamde Amerikaan voor het eerst in acht jaar tijd zelf weer in staat was om een kopje, lepel of vork naar zijn mond te brengen.
De hiervoor gebruikte technologie is ontwikkeld aan de Case Western Reserve University, Louis Stokes Cleveland VA Medical Center en het University Hospitals Cleveland Medical Center (UH) en toegepast bij de 56-jarige Bill Kochevar, die door een fietsongeluk vanaf zijn schouders verlamd raakte, schrijft onder meer de NOS.
Ook een man die vijf jaar geleden na een ongeluk verlamd raakte aan zijn handen en benen, kan met nieuwe neurale technologie zijn hand weer gebruiken, aldus een
proef uit 2016. Het gaat om de 24-jarige Amerikaanse Ian Burkhart, die met behulp van een chip in zijn hersens zijn hand direct kan aansturen, zonder dat de signalen via de ruggengraat hoeven te lopen.
Een chip die bij de motorcortex van Burkhart werd geplaatst, zorgde er voor dat de aangesloten computer kon leren welke signalen bij welke bewegingen hoorden. Geleidelijk aan kon de proefpersoon zo in combinatie met de computer leren hoe hij zijn hand kon aansturen om bepaalde bewegingen te maken.
Meer weten over zinnige zorginnovaties én de implementatie? Honderden zorgprofessionals krijgen tijdens de ICT&health World Conference op 22 juni inzichten, antwoorden, handvatten en de beste voorbeelden. Wilt u ook aanwezig zijn? reserveer dan hier uw (voor de zorg gratis) toegangsticket! Want ook dit keer geldt, op is echt op.
