27-04-2015
Neuroscience door Madhumita Venkataramanan
Toen Cathy Hutchinson in 2012 een kaneel latte dronk uit een thermos, schreef ze geschiedenis. Toen ze bovendien verder ging met het typen van woorden, het verzenden van een aantal e-mails en het besturen van een rolstoel zond dit golven van opwinding doorheen de neuroscience onderzoekscommissie. De verwezenlijkingen van Hutchinson waren dubbel zo sensationeel: niet alleen was zij de bijna-volledig verlamde persoon die haar eigen koffietas optilde en ervan dronk maar zij was ook de enige die het deed door het volledig gebruik van haar brein.
In de Podcast van deze week hebben we het over BrainGate – een brein-machine interface dat de instructies van het brein leest met betrekking tot beweging, en deze vertaalt naar een set van commando’s voor een prothetische arm. Dit betekent dat een persoon zoals Hutchinson, die “locked-in-syndroom” heeft ten gevolge van een hersenstam beroerte eenvoudigweg kan denken over het bewegen van haar arm en een prothetische arm ertoe kan brengen haar wil uit te voeren. Voor Cathy met de studie begon werd een chip van 1 mm silicone bestaande uit 100 elektrodes, geproduceerd door Blackrock Microsystems, gevestigd in Utah, heelkundig ingeplant in het gedeelte van haar motorcortex dat haar hand en armbewegingen controleert.
De chip luistert naar een geluid van de motor cortex via een dozijn neuronen, dat via draden door de electroden gaat. Bovenaan het hoofd van Hutchkinson is een zwart plastieken stukje dat lijkt op een klein hoofddeksel. Ter verlenging verbindt een dikke kabel de implantaat in het brein met een grote machine met elektronica. De machine maakt een luid brommend geluid, ondertussen vertonen de schermen een patroon van spikes met een luid achtergrond geruis. Dit zijn de neuronen van Hutchkinson die naar elkaar signaleren. De machine leest haar gedachten. Uiteindelijk zal de machine de pinnetjes omzetten in eenvoudige instructies – op, neer, links, rechts, grip, open – die de prothetische arm kunnen volgen.
De BrainGate studie bestaat uit 9 deelnemers die verlamd werden door een aantal redenen zoals een beroerte, Amyotrofische Laterale Sclerose of ALS, en ruggenmergletsels – en tot op heden heeft het systeem succesvol gewerkt bij elk van hen. De volgende stap: evolueren naar een draadloos systeem dat de patiënten helpt mobiel te blijven, terwijl zij BrainGate thuis gebruiken. Neuro ingenieur Arto Nurmikko van Brown University werkt aan een oplossing: in december vorig jaar publiceerde hij een document met de omschrijving van een nieuwe hoge data rate, low power draadloze breinsensor dat het uitsteeksel en de dikke draden konden vervangen die momenteel uit de schedel van Hutchkinson kwamen.
Het bestaat uit 2 elementen: een zender met 100 kanalen die 5 centimeter groot is en 46.1 gram weegt. Dit verzendt data van de neuronen aan 100mb/seconde over een aantal meters (vergelijkbaar met je Internetsnelheden thuis), en een ontvanger met 4 antennes dat lijkt op een Wi-Fi router voor thuisgebruik. Het systeem werd succesvol getest op resusapen, waar het data met betrekking tot beweging van hun brein kon lezen terwijl ze een verscheidenheid aan activiteiten deden met inbegrip van het lopen op een tredmolen, maar de onderzoekers zijn aan het wachten op de goedkeuring van de Amerikaanse FDA vooraleer het kan getest worden op mensen.
Vertaling: ALS Liga: Annie
Bron: Wired