Hoogtepunt 2016: Verlamde Nederlandse patiënt communiceert met nieuw breinimplantaat

29 december 2016

Een wereldprimeur: patiënten met het locked-in syndroom krijgen hun stem terug. Waar ze eerst waren aangewezen op het ziekenhuis, kan een revolutionaire nieuwe techniek, ontwikkeld door Nederlandse onderzoekers, gewoon met hen mee naar huis. De Kennis van Nu mocht op bezoek bij de eerste en enige patiënt in de wereld bij wie deze techniek is toegepast.

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op 13 november 2016.

Het is een klassieke nachtmerrie. Volledig bij zinnen zijn, maar dat niet kunnen laten merken aan de buitenwereld. Met als ultiem horrorscenario dat je levend begraven wordt. Deze angst nam in de achttiende eeuw zulke proporties aan, dat doden voordat ze definitief onder de grond verdwenen eerst een tijdje in een schijndodenhuis lagen. Ze werden aan een constructie verbonden die een belletje deed rinkelen als de dode toch niet dood bleek en zich bewoog.

Breinklik

Inmiddels zijn artsen voldoende zeker van hun zaak in hun vaststelling van de dood en gebruiken we geen schijndodenhuisjes meer. Bewustzijn vaststellen blijft lastig. Of iemand bewustzijn heeft (of dat het nog terug kan komen) kun je niet altijd aan de buitenkant zien. Mensen met het locked-in syndroom hebben bewustzijn, hun zintuigen werken, maar ze zijn volledig verlamd. Sommigen kunnen nog met hun ogen of vingers bewegen, anderen kunnen helemaal niets meer. Mensen die uit deze toestand zijn gekomen vertellen soms vreselijke verhalen over wat ze hoorden, zagen en voelden, zonder iets terug te kunnen zeggen.

Als mensen volledig locked-in zijn en andere manieren niet werken, kan bewustzijn vastgesteld worden door naar hersenactiviteit te kijken. Hersenen die hun werk doen gebruiken een hoop energie en dat kun je met verschillende technieken in beeld brengen. Met EEG meet je bijvoorbeeld elektrische pulsjes in de hersenen en met een MRI scan kun je kijken naar zuurstofgebruik. Bovendien kun je deze metingen van hersenactiviteit gebruiken om patiënten te laten communiceren. Wanneer ze bijvoorbeeld een som oplossen of een denkbeeldige beweging maken, dan is dat meetbaar en te vertalen naar een breinklik. Hiermee kunnen ze letters selecteren en zo woorden spellen.

Bewustzijn

Nieuwe techniek

Het belletje in het schijndodenhuis ligt ver achter ons. Toch is communicatie via MRI of EEG voor maar weinigen weggelegd. Een MRI scanner is een enorm en duur apparaat en voor een EEG moet je hoofd volgeplakt worden met elektroden die aan een computer vastzitten. Dat beperkt communicatie tot het ziekenhuis. De Utrechtse hoogleraar neurowetenschappen Nick Ramsey presenteerde recent een revolutionaire nieuwe manier die communicatie voor mensen met het locked-in syndroom overal mogelijk maakt.

‘Ons doel was om mensen die verlamd zijn minder afhankelijk te maken,’ zegt Ramsey over zijn werk. Dat is gelukt. Zijn techniek meet net als EEG elektrische pulsjes. Alleen doet hij dat niet óp, maar ónder de schedel. Het maakt het mogelijk om veel nauwkeuriger te meten en dat maakt de klik betrouwbaarder. Bovendien is de nieuwe techniek relatief goedkoop, energiezuinig en mobiel. Zit alles eenmaal op z’n plek, dan is alleen een tablet en een antenne nodig die de signalen draadloos opvangen en vertalen in de breinklik.

Ónder de schedel

Ramsey’s team testte de nieuwe techniek op een patiënt. De voormalig internist was volledig verlamd geraakt door de spierziekte ALS. Ze kon alleen nog maar communiceren via eyetracking, een methode waarmee ze met oogbeweging letters kan selecteren. Binnenshuis werkt dat goed, maar buitenshuis gooit het zonlicht roet in het eten.

Om de elektroden op hun plaats te krijgen, boorde Ramsey’s team een aantal gaten in haar schedel. Hierdoor schoven ze vier elektrodes naar binnen en plaatsten die op de hersenen. Vervolgens werden de elektroden onderhuids met een versterker in de borstholte verbonden. Deze zendt de hersensignalen door naar een tablet. Na een half jaar finetunen van het signaal, lukte het om een breinklik te krijgen als de patiënt aan de beweging van een vinger naar de duim denkt.

Breinlezer 2

Twee aanslagen per minuut

Deze ene breinklik is voor de patiënt genoeg om te kunnen typen. Dat doet ze door naar een toetsenbord op de tablet te kijken. Letters zijn in rijen geordend. Eerst lichten de rijen een voor een op. Met een mentale muisklik selecteert ze een rij. Vervolgens lichten de letters een voor een op. Met nog een muisklik selecteert ze een letter. Zo typt de patiënt met bijna twee aanslagen per minuut. ‘Dat is vergelijkbaar met de resultaten die met EEG geboekt zijn,’ vertelt Ramsey. Alleen nu kun je er de wereld mee in.

Van proefdieren is bekend dat hun hersenen zich aanpassen aan zo’n vreemd stukje elektronica in het hoofd. Dit onderzoek laat voor het eerst zien dat ook mensen dat kunnen. In het begin kostte het de patiënt veel moeite om de beweging in gedachten te maken. Inmiddels gaat dit haar veel beter af. Zo is het geen gekke gedachte dat ze na verloop van tijd alleen nog maar aan klikken hoeft te denken om een breinklik te maken. Ramsey noemt het een kwestie van operante conditionering. Net als de honden van Pavlov die bij het horen van een belletje speeksel aanmaakten omdat ze hadden geleerd het geluid met voedsel te associëren.

Van Rolls Royce naar Volkswagen

In De Kennis van Nu noemt Ramsey zijn vinding de stap van een Rolls Royce naar een Volkswagen, van een mooi-weer-auto die voor een enkeling is weggelegd naar een praktisch en voor iedereen toegankelijk model. Toch is er nog veel winst te boeken. Praten met twee letters per minuut gaat niet snel. Nu de eerste horde is genomen, verwacht Ramsey echter een snelle ontwikkeling van de techniek. Zo gaat hij in vervolgonderzoek het aantal elektroden vergroten. De verwachting is dat uiteindelijk patiënten met tientallen elektroden op de hersendelen die de praatspieren aansturen in staat zijn om te praten. Dit kan mensen helpen die volledig locked-in zijn, maar ook gedeeltelijk verlamde mensen die moeite hebben met praten. Ramsey: ‘Dit kan over 20 jaar al zover zijn, maar ook sneller.’

Uitzending: donderdag 17 november, 19:20 op NPO2

Breinlezer maakt communiceren met je gedachten mogelijk

Een wereldprimeur: het is Nederlandse onderzoekers gelukt om in de hersenen van een verlamde patiënt een ‘breincomputer’ in te bouwen. De revolutionaire nieuwe techniek maakt communicatie voor locked-in patiënten overal mogelijk. De Kennis van Nu ging op bezoek bij de eerste en enige patiënt ter wereld bij wie deze techniek is toegepast.