Met elektroden in de hersenen wil startup Phosphoenix blinde mensen elementair gezichtsvermogen teruggeven. Het principe werkt, maar de doorontwikkeling tot een bruikbaar product zal nog jaren duren.
 

Wereldwijd zijn ongeveer veertig miljoen mensen blind. Een deel van hen is blind geboren, een ander deel is het later geworden. Valt het gezichtsvermogen van die laatste groep te herstellen? Ja, zeggen de mensen van Phosphoenix.

Een geavanceerd hersen­implantaat, een slimme bril met de nieuwste software en een draadloze verbinding tussen die twee vormen de elementen die volgens de Amsterdamse startup een groot verschil kunnen maken voor mensen die nu niet eens licht en donker van elkaar kunnen onderscheiden.
 

Startup
Elk jaar beginnen er in Nederland vele ambitieuze startups om met technologie de wereld beter te maken. De Ingenieur gaat bij ze op bezoek.


Ontrafelen van het visuele systeem

‘We willen blinden weer een deel van hun autonomie terug­geven’, zegt Bert Monna, ceo en een van de drie oprichters.

Phosphoenix bestaat sinds 2019 en komt voort uit het Nederlands Herseninstituut (NIN), dat om de hoek zit op de AMC-locatie van het Amsterdam UMC.

Phosphoenix borduurt voort op het onderzoek van de ­Visie & Cognitie-groep van Pieter Roelfsema, directeur van het NIN en zelf ook een van de oprichters van de startup.

‘Roelfsema is met z’n groep al vele jaren bezig met het ontrafelen van ons visuele systeem: hoe zien we beelden en hoe verwerken onze hersenen die beelden’, zegt Monna.
 

Phosphoenix  
Doel: blinden weer laten zien
Startjaar: 2019
Aantal medewerkers: 5 
Locatie: Amsterdam


Visuele representatie

Monna, de engineer onder de oprichters, legt uit hoe het werkt. Het werkelijke object in de tastbare wereld komt via de pupil het oog binnen en wordt via ons netvlies vertaald in een visuele representatie ervan in de visuele cortex. 

Een prachtig ontworpen proces, maar het kan misgaan. ‘Er zijn veel mensen bij wie bijvoorbeeld het netvlies niet werkt of de zenuwverbinding tussen netvlies en visuele cortex is verbroken.’


Bypass langs het oog

De techniek die Phosphoenix ontwikkelt, legt in zekere zin een bypass langs het oog en de oogzenuw, door een rechtstreekse verbinding te maken tussen een camera (die de patiënt als bril kan dragen) en de visuele cortex.

Het ‘zien’ gebeurt dan met de camera, waarna software op basis van kunstmatige intelligentie de beelden interpreteert en vertaalt in een elementaire, pixelige weergave. Die wordt vertaald in elektrische prikkels die draadloos worden doorgegeven aan de visuele cortex. Daar ontstaat vervolgens een vereenvoudigde, maar zeker bruikbare weergave van het echte beeld.
 


Grofkorrelige versie

Om te laten zien hoe dat er dan uitziet, overhandigt design engineer Stijn Balk, een van de collega’s van Monna, een bril aan de verslaggever. De bril is volledig donker, zonder brillenglazen.

Toch zie ik beelden: een grofkorrelige zwart-witversie van wat er om mij heen plaatsvindt. Contouren en bewegingen zijn duidelijk te onderscheiden.

Balk steekt een aantal vingers op – ik zie meteen hoeveel. Sommige mensen durven hier zelfs de trap mee af, vertelt Monna.

Duizend pixels

Het beeld is nog niet van HD-kwaliteit, erkent Monna. ‘Onze ogen zien ongeveer een miljoen pixels, deze techniek werkt nu op basis van duizend pixels. Maar als dit werkt, dan gaan we naar tweeduizend pixels, dan tienduizend, en zo verder.’

Ook de verdere ontwikkeling van kunstmatige intelligentie en de rekenkracht van software zal leiden tot beter interpreteerbare beelden.

Op het moment dat zo’n naaldje wordt gestimuleerd, ontstaat daar in het brein een lichtpuntje

Silicium naalden

Een cruciaal onderdeel kan ik niet testen. Waar ik de beelden op de bril krijg geprojecteerd, daar worden die bij blinden rechtstreeks van de bril door­gestuurd naar een implantaat. Daar worden momenteel in het hersenonderzoek silicium naalden voor gebruikt, op een chip in de vorm van een array van 64 naalden.

Monna: ‘Ieder naaldpuntje heeft een elektrode en op het moment dat zo’n naaldje wordt gestimuleerd, ontstaat daar in het brein een lichtpuntje.’

Het is de derde oprichter van Phos­phoenix, Xing Chen, die deze methode als postdoc bij het NIN ontwikkelde en de werking ervan aantoonde. ‘Als we zestien van die plaatjes implanteren, dan kan de visuele cortex op 1024 punten worden geprikkeld’, zegt Monna. Functioneel zicht zou zo binnen handbereik komen.  


Zachte polymeren

Een van de technische uitdagingen zit ’m nog in die implantaten. Want die zijn hard, terwijl de visuele cortex uit zacht weefsel bestaat. ‘Dat gaat mechanisch niet samen’, zegt Monna. ‘Er ontstaat littekenweefsel. Dat is niet erg als het implantaat er maar voor korte tijd zit, maar deze implantaten moeten een leven lang meegaan.’ Phosphoenix gebruikt daarom polymeren voor het implantaat.

Wij willen blinden weer zicht geven. Niets meer en niets minder

Over tweeënhalf jaar verwacht Phos­phoenix een implantaat te hebben ontwikkeld dat klaar is voor klinische tests. Momenteel is Monna druk bezig met een tweede investeringsronde – want om daadwerkelijk snel grote stappen te kunnen zetten, is uitbreiding van het team nodig.


Ingenieurs en hersenwetenschappers

Het zal daarbij zowel om als ingenieurs als om hersenwetenschappers gaan. ‘Engineers denken al gauw: we zetten een apparaatje in de hersenen en klaar. Maar zo simpel is het niet, weten neurowetenschappers. Wij hebben beide specialismen hier aan boord.’

Het uiteindelijke doel is glashelder. ‘Wij willen blinden weer zicht geven. Niets meer en niets minder. Over acht jaar hopen we een product te hebben dat dit doel bereikt.’ 


Tekst: Pancras Dijk
Beeld: Phosphoenix