Mensen met een dwarslaesie hebben een klein defect in hun ruggengraat, maar een groot probleem. Sommigen zijn vanaf hun nek verlamd en kunnen dus zowel hun armen als hun benen niet bewegen. Allemaal omdat signalen niet voorbij een kleine onderbreking van hun zenuwen kunnen komen. Daar moet toch een omleiding voor te maken zijn, zou je denken. Daar wordt aan gewerkt. Signalen van de hersenen aftappen gaat steeds beter en het kunstmatig aansturen van spieren is al sinds jaar en dag mogelijk, simpelweg door er stroom op te zetten. Het wachten was op een combinatie van die de twee technieken. Nu is het zo ver. Onderzoekers van het nationale primatencentrum van de Verenigde Staten in Seattle hebben twee aapjes hun eigen verlamde polsen laten besturen via een directe elektronische verbinding van hersencel naar spieren. Chet Moritz, Seve Perlmutter en Eberhard Fetz beschrijven in Nature wat ze hebben gedaan en lichten dat werk in een telefonische persconferentie toe. De twee apen in deze experimenten waren niet permanent verlamd, maar kregen stoffen in hun bovenarm gespoten die het zenuwverkeer tijdelijk lamlegden. Moritz: “We hebben vervolgens de activiteit gemeten van individuele zenuwcellen in het motorische gedeelte van de hersenen, en die activiteit door een chip geleid, die vervolgens een signaal aan de verlamde spieren gaf.” Al voordat het verlammende middel werd ingespoten, hadden de aapjes geleerd een eenvoudig computerspel te spelen, waarin ze een cursor op het scherm bestuurden door hun pols te buigen en te strekken. “De aap kon het spelen voordat hij verlamd werd, dus hij begreep wat de bedoeling was”, aldus Moritz. “Maar wanneer hij eenmaal verlamd was, kon hij zijn pols alleen nog bewegen door de activiteit van individuele zenuwcellen in zijn hersenen te veranderen.” Dat wende snel. Binnen tien minuten leerden de apen de pols te besturen met één zenuwcel, via de omleiding die de onderzoekers hadden aangelegd. En het verrassendste was, dat het niet leek uit te maken welke cel daarvoor werd uitgekozen. De apen wisten de activiteit van die ene cel steeds prima onder controle te krijgen en daarmee hun pols te besturen, ook als die hersencel in onverlamde toestand niet actief was bij polsbewegingen. Het experiment doet denken aan de proef die eerder dit jaar in het nieuws kwam, waarbij aapjes met hun hersenactiviteit een robotarm bestuurden. Maar de aanpak is anders, zegt Fetz. “De conventionele aanpak voor brein-computer interfaces is gebaseerd op het meten van de activiteit van groepen cellen die betrokken zijn bij echte of ingebeelde beweging. Die activiteit wordt gedecodeerd en omgezet in een ander signaal, dat naar een apparaat gaat.” Het leren gebeurt in die aanpak in een computer, die de hersensignalen probeert te begrijpen. In dit nieuwe experiment wordt het leren overgelaten aan de apenhersenen. Fetz: “Het brein kan heel snel leren om nieuwe hersencellen aan te sturen, en dit gebruiken om beweging te genereren.” Dat maakt deze aanpak veelbelovend, vindt hij. Het lukte zelfs om de apen hun pols op én neer te laten bewegen met signalen van een enkele hersencel. Veel activiteit van die cel zorgde dat de buigspieren actief werden, weinig activiteit stuurde de strekspieren aan, en een middenniveau van zenuwpulsen deed niets. De apen snapten dat systeem snel. Het uiteindelijke doel van dit soort onderzoek is systemen te ontwikkelen waarmee verlamde mensen weer controle over hun spieren krijgen. Hoe zien de onderzoekers dat voor zich? Fetz begint met een waarschuwing: “Dit was een eerste demonstratie van dit type technologie. We zijn zeker nog jaren, zo niet decennia verwijderd van klinische toepassing.” “We willen implanteerbare systemen ontwikkelen waarin geen draden door de huid steken, om infectie te voorkomen.” Een draadloos systeem met zenders en ontvangers zou soelaas kunnen bieden, denkt hij. “ En er moet stabielere elektrotechniek komen, waarmee het mogelijk is om de activiteit van een enkele hersencel langdurig te meten.” Als de moeilijkheden uit de weg kunnen worden geruimd, komt er zicht op een therapie voor mensen met een dwarslaesie. Er zijn in het brein vele miljoenen motorische zenuwcellen die in theorie allemaal afgetapt kunnen worden, dus wat dat betreft zijn er genoeg mogelijkheden. En het hoeft natuurlijk niet bij het aansturen van eigen spieren te blijven. Als het draadloos kan, waarom dan niet de computer, de televisie en het koffiezetapparaat op je brein aangesloten? Elmar Veerman Chet T. Moritz, Steve I. Perlmutter en Eberhard E. Fetz: ‘Direct control of paralysed muscles by cortical neurons‘, Nature, 16 oktober 2008