Kunnen blinde mensen ooit weer een functionele vorm van zicht terugkrijgen? Wetenschappers van het Nederlands Herseninstituut zorgden voor een nieuwe doorbraak op dit gebied. Het lukte hen om apen zonder gebruik van hun ogen beelden van ongekend hoge resolutie te laten zien, zo vertelt Pieter Roelfsema, die het onderzoeksteam leidde.
Op welke manier kun je een blind persoon toch iets laten zien?
‘Aan de achterkant van het brein bevindt zich de primaire visuele hersenschors, die betrokken is bij de verwerking van visuele informatie. Over die hersenschors ligt als het ware een tweedimensionale kaart van de buitenwereld uitgevouwen. Als je de hersencellen op een bepaalde plek stimuleert, dan neem je op die plek van de kaart een stip van licht waar. Dat werkt bij iemand die blind is geworden nog steeds zo. Door het aanbrengen van elektrodes kun je met een kleine hoeveelheid elektrische stroom hersencellen stimuleren. Uit eerder onderzoek weten we dat iemand dan een lichtstip waarneemt in de buitenwereld.’
Dit idee ontstond al in de jaren zestig. Wat is er nieuw aan jullie onderzoek?
‘Het aantal elektroden dat we in de hersenschors hebben kunnen implanteren, ligt veel hoger dan voorheen mogelijk was. Wij maakten gebruik van zo’n duizend elektrodes. Daarmee kun je in principe duizend van die lichtpuntjes creëren op verschillende plekken in de buitenwereld. Dit werkt als een soort matrixbord: door de juiste plekken aan te zetten, kun je patronen genereren in de waarneming.’
Hoe hebben jullie dit getest?
‘We hebben zo’n implantaat aangebracht in de hersenschors van twee apen. Deze apen, die gewoon konden zien, waren getraind om letters te herkennen. Wanneer een letter op een scherm verscheen, gaven ze met een oogbeweging aan welke letter dat was.
Vervolgens lieten we niets meer zien op het beeldscherm; in plaats daarvan activeerden we een aantal elektroden in de hersenen. Deze zetten enkele lichtstippen ‘aan’ in de vorm van een bepaalde letter. We merkten dat de apen gewoon doorgingen met hun taak en de letter herkenden. Hiermee hebben we voor het eerst aangetoond dat je patronen naar het brein kunt schrijven.’
Is dit ook al toegepast bij blinde mensen?
‘In Spanje heeft een onderzoeksgroep in samenwerking met ons een implantaat met minder pixels ingebracht bij een blind proefpersoon. Dat bleek op dezelfde manier te werken als bij de apen: de proefpersoon kon lichtstipjes zien.
Een probleem is echter dat de huidige elektrodes maar ongeveer een jaar blijven werken. Daarna treedt er bindweefselvorming op, waardoor de hersencellen niet meer goed gestimuleerd kunnen worden. Ook lijkt het erop dat er schade ontstaat.
Daarom zijn we nu bezig met andere typen elektrodes, die de hersenen beter verdragen. Die moeten we echter nog beter testen, waardoor het nog een paar jaar kan duren voordat we ze kunnen implanteren bij patiënten.’
Hoe zal een toepassing bij blinden uiteindelijk werken?
‘Een apparaatje zet camerabeelden van de buitenwereld om in hersenstimulatiepatronen. Die worden draadloos gestuurd naar een chip in de hersenen, die via de elektroden de juiste hersencellen stimuleert. Bij de apen hadden we duizend pixels, maar we kunnen makkelijk naar enkele tienduizenden pixels.
Met virtual reality kunnen we nu al bij ziende mensen testen wat je met dit aantal pixels allemaal kunt doen. Het lijkt erop dat je daarmee bijvoorbeeld vormen kunt herkennen en je zonder blindenstok kunt voortbewegen in een onbekende ruimte.’
Werkt deze techniek bij iedereen die blind is?
‘De techniek werkt alleen bij mensen die op latere leeftijd blind zijn geworden. Hun hersenen staan klaar om visuele informatie te verwerken, alleen komt die niet meer binnen. Bij mensen die blind geboren zijn, zijn de hersensystemen voor visuele waarneming nooit ontwikkeld. Bij stimulatie van de hersencellen zien ze dan waarschijnlijk geen lichtstip.
Als de techniek in de verre toekomst beter ontwikkeld is, zou het misschien mogelijk zijn om haar al te implanteren bij baby’s. Bij hen is het hele systeem nog plastisch, waardoor hun hersenen de signalen van het implantaat leren interpreteren. Dat gebeurt nu bijvoorbeeld al bij bepaalde gehoorimplantaten in het binnenoor.’
Kan deze techniek uiteindelijk het hele zichtvermogen herstellen?
‘Het evenaren van het zicht van een ziende persoon is met deze techniek niet mogelijk. Zo zit er een limiet aan het aantal pixels, doordat je niet onbeperkt materiaal in de hersenschors kunt aanbrengen of hoge hoeveelheden stroom op de elektrodes kunt zetten.
Bovendien zijn de cellen die verschillende kleuren produceren in de hersenen door elkaar gehusseld. Met een elektrode stimuleer je er al gauw een paar honderd, waardoor je geen controle hebt over welke kleur te zien is.’
