Een dwarslaesiepatiënt uit Nederland kan dankzij een technologisch hulpmiddel, resultaat van jarenlang onderzoek en ontwikkeling, weer een beetje lopen. Een centrale rol is weggelegd voor een draadloze verbinding tussen hersenen en ruggenmerg, een zogeheten brain-spine interface.

 

Bij mensen met een dwarslaesie is het ruggenmerg geheel of gedeeltelijk beschadigd. Bij een volledige dwarslaesie kan het brein dus geen signalen meer doorgeven aan de spieren in bijvoorbeeld de benen. Wie volledig verlamd is, komt vaak in een rolstoel terecht en zal nooit meer kunnen lopen.

Dat was althans lange tijd het geval. Sinds enkele jaren gloort er hoop dat ook mensen met een volledige dwarslaesie weer enigszins kunnen leren lopen. Bijvoorbeeld met de hulp van een exoskelet, een ingewikkeld apparaat dat de patiënt ondersteunt en laat bewegen.
 

Ruggenmerg omzeilen

Illustratie Mieke Roth

Maar een andere oplossingsrichting is te proberen het brein alsnog met de ledematen te laten ‘praten’, en dus het beschadigde gebied in het ruggenmerg te omzeilen. Daarin meldde het wetenschappelijke tijdschrift Nature gisteren, 24 mei, een doorbraak (gratis te lezen).

Een patiënt met een dwarslaesie kan weer stukjes lopen dankzij geïmplanteerde hersenelektroden die signalen doorsturen naar het ruggenmerg, waardoor de beenspieren in actie komen. Zo wordt het beschadigde deel van het ruggenmerg omzeild en kan de proefpersoon feitelijk met zijn gedachten beenbewegingen stimuleren.

Als de proefpersoon nu gericht denkt aan het zetten van stappen, pikken de elektroden in het brein deze hersengolven op. Een elektronisch kastje in de buik vangt die signalen uit de hersenen op en stuurt ze door naar elektroden die zijn geïmplanteerd in het ruggenmerg. Van daaruit worden de zenuwen gestimuleerd die de benen in beweging zetten.
 

Zwitserse neurowetenschapper

In techniekmagazine De Ingenieur schreven we in 2017 al over de eerste stappen in dit onderzoek, dat begon bij de Zwitserse neurowetenschapper Grégoire Courtine, die nog steeds betrokken is. Lees hier het hele verhaal ‘Eindelijk weer lopen’ (pdf-bestand) terug. Daarin wordt overigens nog het Nederlandse bedrijf G-therapeutics genoemd, dat de te ontwikkelen technologie op de markt wilde brengen. Inmiddels lijkt dat van naam te zijn veranderd; bij de publicatie in Nature staat het in Eindhoven gevestigde bedrijf ONWARD vermeld als partner.
 

Vooruitgang

De meeste vooruitgang lijken de onderzoekers te hebben geboekt met de draadloze verbinding tussen brein en ruggenmerg. Dit schreven we in De Ingenieur in 2017 hierover:

Een andere cruciale stap waar G-Therapeutics aan werkt, zijn de draadloze verbindingen. ‘Ten eerste moet de terugkoppellus die we ontwerpen robuust zijn en dat via een draadloze verbinding’, zegt Deckers. ‘Dus je kunt je voorstellen dat dit hoge eisen stelt aan de signaalkwaliteit: zo weinig mogelijk ruis en een heel betrouwbaar signaal. Verder is het behoorlijk lastig om te bepalen welke elektroden je moet aansturen om de juiste spieren te kunnen prikkelen.’

Nu, zes jaar later, lijken de onderzoekers dit onder de knie te hebben. Ze hebben een brain-spine interface (BSI) ontwikkeld die de communicatie tussen het brein en de zenuwen in het ruggenmerg verzorgt. Volgens NRC ‘kan het zelflerende algoritme in deze BSI veel beter dan bij eerdere elektrische-stimulatietechnieken voorspellen wat de bedoeling is: welke gewrichten in actie moeten komen, hoe groot de beweging moet zijn en in welke richting.’
 


Er worden nu geen afzonderlijke spieren met losse commando’s aangestuurd, maar gedachten van de proefpersoon worden direct omgezet in signalen naar de ruggenmergzenuwen. ‘De beweging is daardoor minder robotachtig’, aldus NRC. 
 

'Onderzoek in de kinderschoenen'

In een nieuwsbericht van Science plaatsen wetenschappers die niet bij het onderzoek zijn betrokken, enkele kanttekeningen. ‘Dit onderzoek staat nog in de kinderschoenen, maar als eerste bewijs dat deze aanpak werkt in een mens, is dit een enorme stap voorwaarts’, zegt neurochirurg Nandan Lad van Duke University hier.

Ook neurochirurg Michael Fehlings van de University of Toronto vindt de resultaten indrukwekkend, maar hij waarschuwt voor selection bias: ‘De patiënt is waarschijnlijk uiterst zorgvuldig geselecteerd en het is er maar een. Het is nog niet duidelijk welke mensen met ruggenmergletsel hier baat bij kunnen hebben en hoeveel functie zij kunnen terugkrijgen.’


Foto's Lausanne University Hospital / EPFL / Jimmy Ravier / Gilles Weber