Verlamde man voelt met robotarm

Neurologie

Voor het eerst kan iemand met een dwarslaesie zelf voelen wat hij met een bionische hand aanraakt.

Nathan Copeland voelt dankzij breinimplantaten wanneer een robotarm wordt aangeraakt. UPMC / Pitt Health Sciences

Een man die verlamd is aan al zijn ledematen, kan dankzij twee elektrodes in zijn brein aan een kunsthand voelen welke vinger wordt aangeraakt. De man zegt dat de elektronisch opgewekte sensatie lijkt op het gevoel van een natuurlijke aanraking die hij vroeger heeft gekend. Het onderzoek met deze gevoelselektrode is een kloeke stap verder in de ontwikkeling van arm- en handprotheses met gevoel.

Dat een mens via een breinimplantaat een robotarm aanstuurt om dingen te pakken, is eerder vertoond. Er was al eens een verlamde man die bier dronk met een hersengestuurde robothand, en een vrouw die op die manier na jaren weer zelf chocolade kon eten. Hersensignalen, afgetapt uit de plek in het brein die normaal gesproken de arm aanstuurt, dirigeren dan de elektronica.

Iets oppakken met een robothand is echter een heikele aangelegenheid, omdat een robothand, in tegenstelling tot eentje van vlees en bloed, geen aanraaksignalen naar de hersenen terugstuurt. De bestuurder van de robothand moet met zijn ogen schatten wanneer het begeerde object is bereikt en hoe hard hij erin kan knijpen om het op te pakken.

In het nieuwe onderzoek kan de verlamde man via microelektrodes in zijn brein wél voelen wat de metalen handprothese aanraakt. Zijn brein krijgt signalen terug van de vingers van de hand, beschrijven wetenschappers van de universiteit van Pittsburgh in een donderdag gepubliceerd artikel in Science Translational Medicine.

Robothand met gevoel

Om de robothand-met-gevoel te kunnen bouwen, plaatsten de Amerikanen twee minuscule stripjes met elektrodes in het deel van de hersenschors dat de aanraking van de rechterhand registreert, links bovenop het brein. Met hersenscans bepaalden de onderzoekers welke gedeeltes het gevoel in de duim, de wijsvinger, de pink en de handpalm verwerken. Elk van de stripjes, twee bij vier millimeter groot, bevat 32 micro-elektrodes die een stroomstootje konden geven.

Voor de man voelden de prikkels in zijn brein vaak alsof er op zijn hand of één van zijn vingers werd gedrukt. Soms ervoer hij warmte, of een tinteling.

Vervolgens koppelden de Amerikanen de elektroden in het brein van de man aan sensoren in de vingers van een kunsthand. Geblinddoekt kon hij ruim 8 van de 10 keer goed aangeven welke kunstvinger de onderzoeker aanraakte.

„Dit is echt een geweldige prestatie,” zegt hersenwetenschapper Nick Ramsey van het UMC Utrecht, die ook onderzoek doet aan brein-gestuurde computerbediening en niet bij de studie uit Pittsburgh is betrokken. „Het is tot nu toe nooit gelukt om zo’n specifiek gevoel van druk op te wekken. Prikkeling in dat hersendeel geeft meestal vagere sensaties zoals tintelingen of een dof gevoel.”

Met meerdere stripjes in het brein zouden de Amerikanen een groter tastgebied van de hand kunnen terugkoppelen. Ze hopen dat hun onderzoek leidt tot complete vervangende ledematen die aanvoelen als een onderdeel van het lichaam.