Het Nederlandse onderzoeksprogramma Nestor is hard bezig met de ontwikkeling van een prothese voor blinden, waarmee contouren zichtbaar worden aan de hand van stipjes. ‘We vervangen op deze manier de ogen door een camera.’
Een virtualrealitybril waarmee je een stippenbeeld kunt zien, klinkt in eerste instantie niet zo bijzonder. Er bestaan virtualrealitybrillen die veel spannender dingen tonen. Maar als zo’n stippenbeeld je kan helpen weer dingen te zien die je eerder niet opmerkte, of zelfs te racen op een kartcircuit terwijl dat eerst onmogelijk was, wordt een verzameling stipjes opeens een stuk belangrijker.
Nestor, een consortium van wetenschappers uit Amsterdam, Nijmegen, Maastricht en Eindhoven, heeft een virtualrealitybril ontwikkeld waarmee contouren van mensen of voorwerpen zichtbaar worden aan de hand van stipjes. De bril is een simulatie voor de werkelijke techniek waar de wetenschappers zich mee bezighouden: een visuele prothese waarmee ze uiteindelijk blinden die ooit wel hebben kunnen zien een vorm van zicht willen teruggeven.
Gaan breinchips die onze gedachten koppelen aan machines de mens verbeteren?
Hersenimplantaten die mensen met een verlamming de mogelijkheid geven om computers te bedienen met hun gedachten, ontwikkelen zich snel.
‘De virtualrealitybril helpt ons bij de ontwikkeling van de prothese’, zegt Jaap de Ruyter van Steveninck. Hij is promovendus aan het Donders Instituut voor Brein, Cognitie en Gedrag en onderzoekt hoe de prothese blinden kan helpen. ‘Ik kan nu zelf een stukje lopen met die bril, maar het vereist wel training om dat te kunnen zonder te botsen.’
Meer stippen, meer zicht
Hoe goed je je kunt oriënteren, hangt af van het aantal stipjes dat je ziet. Bij meer stipjes krijg je meer informatie over je omgeving. Het zou dus het beste zijn als het beeld dat je ziet heel veel stippen bevat. Voor de prothese betekent dit dat je heel veel elektroden moet plaatsen in de hersenen van een blind persoon. ‘Die elektroden zorgen ervoor dat iemand stippen kan zien’, legt De Ruyter van Steveninck uit. ‘Als je iemand een beeld wilt geven van duizend stippen, zijn daarvoor minstens duizend elektroden nodig.’
De elektroden geven elektrische signalen door aan de hersenen. Ze horen bij het implantaat, een onderdeel van de prothese dat in de hersenen komt te zitten en informatie ontvangt van een heel kleine camera. Die camera zit op een bril en kan zo iemands omgeving vastleggen. De Ruyter van Steveninck: ‘Eigenlijk vervangen we de ogen door een camera. De camera doet wat normaal de ogen doen.’
Hernández.
Het complete apparaat ligt er nog niet, maar het onderzoeksteam is hard op weg. Xing Chen, senior onderzoeker bij het Nederlands Herseninstituut, is bezig met de ontwikkeling van het implantaat. ‘We hebben nu een implantaat met duizend elektroden ontworpen. Vorige implantaten bleken maar een paar weken goed te werken en hadden veel stroom nodig. Dat kan gevaarlijk zijn voor de patiënt, want die kan dan epileptische aanvallen krijgen.’
Nu zijn de elektroden veel kleiner en zuiniger. De onderzoeksgroep heeft ze getest op twee apen. ‘We brachten duizend elektroden bij hen aan’, zegt Chen. ‘De techniek werkte een paar jaar.’
De onderzoekers bekeken het brein van de apen om te achterhalen waarom het implantaat niet langer functioneerde. ‘We zagen dat er een nieuwe weefsellaag was ontstaan rondom de elektroden. Hierdoor waren ze geïsoleerd geraakt van de hersenen. De meerderheid van de elektroden zat helemaal niet meer in de hersenen.’
Het lijkt er dus op dat de hersenen de elektroden op een gegeven moment zien als iets wat niet bij het lichaam hoort en ze dan maar afstoten. Nestor waagt daarom een nieuwe poging, met nieuwe materialen. Het implantaat dat er nu is, houdt het wel langer vol dan het ouderwetse model, maar een paar jaar is nog te kort voor klinisch gebruik. ‘De hersenoperatie moet waardevol zijn’, zegt Chen. ‘Je wilt niet dat patiënten eerst een beetje van hun zicht terugkrijgen en dan weer wat verliezen. Dat zou heel vervelend zijn.’
De Ruyter van Steveninck: ‘Het gaat ook om een intensieve operatie. Je moet de schedel lichten en voorzichtig elektroden inbrengen. Dat moet allemaal veilig kunnen.’
Realistisch vooruitzicht
Zulke hersenoperaties zijn wel al vaak gedaan. ‘Bij patiënten met de ziekte van Parkinson implanteren artsen al langer elektroden’, zegt De Ruyter van Steveninck. ‘En die elektroden gaan nog dieper dan bij ons implantaat. Het zal wel even duren voordat patiënten de techniek daadwerkelijk kunnen gebruiken, maar het is een heel realistisch vooruitzicht.’
De onderzoekers richten zich op mensen die blind zijn geworden doordat hun netvlies of optische zenuw niet meer goed werkt. ‘Anders hebben de hersenen nooit tijd gehad om het visuele gedeelte te ontwikkelen’, zegt Chen.
De Ruyter van Steveninck: ‘Voor onze prothese is het belangrijk dat de hersenen weten hoe ze een beeld kunnen vormen uit de informatie die de ogen geven.’
Er hebben zich al mensen uit deze doelgroep gemeld als proefpersoon. Zo heeft een onderzoeksgroep in Spanje, waar Nestor mee samenwerkt, onlangs honderd elektroden geïmplanteerd bij een 58-jarige vrouw die al zestien jaar volledig blind was. Door de implantatie kon zij onder andere eenvoudige vormen en letters herkennen.
Spannend nieuws, vindt Chen. ‘Dit is de eerste keer dat onderzoekers een groot aantal elektroden in de visuele hersenschors van een mens implanteerden. De elektroden bleven zes maanden zitten. Dat is ook heel lang, in vergelijking met wat mensen eerder hebben gehad. Dit is de eerste duidelijke bevestiging dat wanneer we meerdere elektroden in iemands hersenen tegelijkertijd stimuleren, diegene iets kan herkennen, zoals een lijn of een letter.’