Er bestaat nu een implantaat dat via een soort ‘morsecode’ direct met je hersenen kan communiceren.

Onderzoekers van Northwestern University hebben een klein implantaat ontworpen dat met licht direct informatie naar de hersenen kan sturen. Tijdens proeven met muizen hebben ze laten zien dat het brein deze signalen niet alleen opvangt, maar ook kan herkennen. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Neuroscience.

Elektrische signalen

Het implantaat ligt onder de huid, maar boven op de schedel. Het apparaat is ongeveer zo groot als een postzegel en dunner dan een bankpas. In het implantaat zit een raster van piepkleine micro-LED’s. Deze lampjes kunnen afzonderlijk aan en uit worden gezet. Zo kunnen onderzoekers patronen van rood licht door het schedelbot heen naar de hersenen sturen.

“Onze hersenen zetten continu elektrische signalen om in ervaringen,” zegt neurobioloog Yevgenia Kozorovitskiy. “Met deze technologie maken we gebruik van die kennis, waardoor we rechtstreeks met de hersenen kunnen communiceren. Dit implantaat kan volledig nieuwe signalen bedenken die de hersenen kunnen herkennen en gebruiken.”

Flinke uitdaging

Voor het onderzoek heeft het team gebruik gemaakt van muizen. De hersencellen van de muizen waren genetisch aangepast waardoor ze reageerden op licht. Als zo’n lichtgevoelige hersencel een lichtflits ontvangt wordt hij actief. Volgens teamlid John A. Rogers was het ontwikkelen van een apparaat dat zo’n lichtsignaal kan versturen een flinke uitdaging.

“Voor dit apparaat moesten we ingrijpend nadenken over hoe we stimulerende patronen naar de hersenen sturen,” zegt hij. “We hebben uiteindelijk een systeem gemaakt dat volledig onder de huid blijft, volledig draadloos werkt en in real time is aan te sturen zonder dat het normale gedrag van de dieren daarbij merkbaar verandert.”

Poortjes

Om te testen of het brein die lichtpatronen ook kan gebruiken onderwierpen de onderzoekers de muizen aan een experiment. De muizen werden in een testkamer gezet met verschillende poortjes. Tijdens de test moesten ze door een specifiek poortje lopen om een beloning te ontvangen. Het implantaat hielp de dieren door via een bepaald lichtpatroon aan te geven door welk poortje ze moesten lopen.

Dat patroon werd verzonden als een soort morsecode en werd rechtstreeks op de lichtgevoelige hersencellen geschenen. De muizenhersenen leerden al snel die patronen te herkennen. Naarmate het onderzoek vorderde kozen de muizen steeds vaker voor het juiste poortje. Daarom concludeert het team nu dat de muizenhersenen het signaal konden ontvangen, herkennen en gebruiken.

Zintuigen herstellen

Volgens het team is dat een belangrijk inzicht. Het laat zien dat het brein mogelijk in staat is om direct met een implantaat te communiceren. Kozorovitskiy laat weten: “Mogelijk betekent dit dat we in de toekomst zintuigen kunnen herstellen. Voor nu helpt het ons om vervolgonderzoek gerichter uit te voeren: we willen graag weten hoeveel verschillende patronen het brein kan leren en hoe ingewikkeld die kunnen zijn.”

De mogelijke toepassingen zijn dan ook breed. Daar moet wel meteen een waarschuwing bij gegeven worden: het is nog onbekend hoe menselijke hersenen op de technologie reageren, omdat het onderzoek alleen is uitgevoerd bij muizen. Het team laat echter weten dat het theoretisch mogelijk zou moeten zijn voor zo’n systeem om heel veel verschillende soorten informatie naar de hersenen te versturen.

Zo zou het mogelijk moeten zijn om ook informatie over druk en beweging naar de hersenen te sturen, waardoor mensen met een arm- of beenprothese geholpen kunnen worden. Of denk aan het versturen van audiovisuele informatie, waardoor mensen mogelijk weer (deels) kunnen zien of horen.

Vervolgonderzoek

De onderzoekers zijn inmiddels dan ook alweer bezig met een vervolgonderzoek. Hun nieuwe doel is om het systeem nog verder uit te breiden. Hiervoor willen ze nog meer lampjes op het implantaat passen die bovendien dichter op elkaar staan. Ook willen ze kijken of andere lichtkleuren wellicht dieper in de hersenen kunnen doordringen.

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Dit hersenimplantaat is kleiner dan een korrel zout en meet draadloos hersenactiviteit en Doorbraak bij dwarslaesie: nieuw implantaat lost verborgen probleem op . Of lees dit artikel: Geen metalen plaat meer nodig: chirurgen printen implantaten straks rechtstreeks op je bot tijdens de operatie .

Schrijf je in voor de nieuwsbrief!
Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week?
Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
!