Dagblad De Pers, 16-07-2009, door Marcel Hulspas 16 jul.2009

Neurotechnologie | Erasmus MC Publiekslezing

Twitterend van denken naar doen

Neuroloog Chris de Zeeuw wil weten hoe zenuwcellen communiceren; zijn Amerikaanse collega John Donoghue wil ze afluisteren – en hun signalen inzetten voor nieuwe taken. Samen verzorgen ze binnenkort de Erasmus MC publiekslezing ‘lof der geneeskunst’.

Vouwt u deze krant eens op, en leg hem even meer. Heel goed. Wat u zojuist zo probleemloos heeft gedaan, heeft alles bij elkaar enige honderden keren oefenen gevergd. Enige honderden keren hebben uw zintuigen, uw brein en uw spieren moeten zwoegen, voordat ze die hele reeks van handelingen zodanig beheersten dat u hem onder alle omstandigheden, met welke krant dan ook, kunt uitvoeren. U heeft het nu ‘in de vingers’, zegt men, omdat het lijkt alsof u er uw hoofd niet meer bij hoeft te gebruiken. Maar niets is minder waar. Die hele zorgvuldig geleerde reeks handelingen ligt wel degelijk opgeslagen in uw brein.
    Hoe gaat dat in zijn werk? Hoe ‘leren’ neuronen van elkaar? Het zijn vragen die centraal staan in het onderzoek van Chris de Zeeuw, hoogleraar neurowetenschappen aan de Erasmus Universiteit, en daarnaast sinds twee jaar projectdirecteur van het Nederland Instituut voor Neurowetenschappen in Amsterdam. De Zeeuw onderzoekt de ‘vuurpatronen’ van neuronen. Bij een simpele handeling als het opvouwen van een krant zijn miljarden motorneuronen betrokken, die onze spieren aansturen en ‘al doende’ met elkaar communiceren, elkaar beïnvloeden en corrigeren. En aan het eind van het liedje (dat wil meestal zeggen: tijdens de slaap) wordt de zo verkregen nieuwe kennis opgeslagen in het brein. Anders hebben we nog niks geleerd.
    Actieve neuronen ‘vuren’ reeksen van ultrakorte elektrische signalen, zogenoemde spikes. Deze ‘piekjes’ treden op in groepjes, afgewisseld met (al even ultrakorte) stiltes. Neurologen als De Zeeuw zijn in staat deze patronen te registreren en kunnen het ‘vuurgedrag’ van neuronen manipuleren. Lange tijd dachten onderzoekers dat de geheimzinnige communicatie tussen (groepen van) neuronen gebaseerd was op het produceren en ‘ontvangen’ van deze spikes, en dat het vooral ging om het aantal en de sterkte van de spikes. Recent onderzoek, waaronder dat van Chris de Zeeuw, heeft echter laten zien dat ook andere factoren een rol spelen. Zo werd ontdekt dat wanneer onderzoekers de neuronen op extra ruis trakteren, of het vuurgedrag van de neuronen dusdanig verstoren dat ze een regelmatig patroon van spikes gaan produceren, het leren danig in de war wordt geschopt.
    Er kunnen op dat moment zelfs gedragingen optreden die doen denken aan bepaalde neurologische problemen. Blijkbaar speelt het ritme waarmee neuronen vuren, en de stiltes die ze laten vallen, ook een belangrijke rol. Daarmee is de interne communicatie in het brein weer een stukje verder ontrafeld, en komen we dichter in de buurt van het antwoord op de cruciale vraag hoe ons brein onze spieren aanstuurt; hoe ons ‘denken’ en ‘doen’ samenhangen. En daarmee komen we op het werkterrein van John Donoghue, een vermaarde collega en goede vriend van De Zeeuw die door hem uitgenodigd werd komend najaar een bijdrage te leveren aan de Erasmus MC publiekslezing ‘lof der geneeskunst’.
    Donoghue, hoogleraar aan de Brown University in de Amerikaanse staat Rhode Island, wil de communicatie in het brein doorgronden en dan gebruiken om mensen die verlamd zijn geraakt te voorzien van nieuwe, ongekende vaardigheden. Zijn werk is een gloednieuwe en veelbelovende tak van een nieuwe toegepaste wetenschap, de neurotechnologie. Neurologen zijn al vertrouwd met een onderdeel van de neurotechnologie: Deep Brain Simulation (DBS), waarbij specifieke, zwak functionerende hersendelen door middel van implantaten worden gestimuleerd. DBS wordt al op ruime schaal toegepast tegen tremor bij de Ziekte van Parkinson, en er wordt inmiddels uitgebreid geëxperimenteerd met implantaten die helpen bij depressiviteit en dwangstoornissen.
    Donoghue wil de hersenen echter niet elektrisch stimuleren maar afluisteren met behulp van een ‘neurale prothese’. Zijn eerste, echt praktische neurale prothese gaf hij de naam Brain Gate. Deze ‘toegangspoort tot het brein’ is bestemd voor mensen die aan hun armen verlamd zijn geraakt. Brain Gate bestaat uit een sensor gekoppeld aan een of meer computers. De sensor is aangebracht in het deel van het brein waar de armen werden aangestuurd – signalen die geen functie meer hebben, maar vaak nog jaren na het intreden van de verlamming gegenereerd worden. De sensor registreert deze signalen en stuurt ze naar computers, waar ze ‘gedecodeerd’ worden tot opdrachten voor diverse apparaten. Gebruikers van Brain Gate kunnen zo leren hun ‘nutteloos’ vurende en communicerende neuronen alsnog in te zetten voor diverse taken.
    De eerste tests zijn inmiddels uitgevoerd, bij mensen die de macht over alle vier hun ledematen hadden verloren. De resultaten zijn verbazingwekkend. Door simpelweg bepaalde armbewegingen te ‘willen’, kunnen ze hun computer bedienen, een robotarm sturen of hun eigen rolstoel besturen. Het systeem is nog erg omvangrijk. De volgende grote stap, aldus Donoghue, is de ontwikkeling van draagbare, altijd beschikbare ‘neurale protheses’ die het leven van mensen met een verlamming zeer zouden verlichten. Dankzij neurotechnologie kunnen ze een stuk zelfstandiger worden. Maar wat daaraan voorafgaat, is het fundamentele onderzoek van mensen als Chris de Zeeuw. Naar het grote geheim van ons brein: het getwitter van onze neuronen.


Naar Beslissingen , Psychologie lijst , Psychologie overzicht , of site home .
 

[an error occurred while processing this directive]