Manke aap loopt weer, met bluetooth ruggenmergprothese

Hersenimplantaat

Aapjes met beschadigd ruggenmerg kunnen weer lopen dankzij implantaten die draadloos signalen uit de hersenen overdragen.

Hersenwetenschapper Grégoire Courtine toont de Foto Alain Herzog / EPFL

Aapjes met een verlamde achterpoot kunnen weer gewoon lopen dankzij een draadloze elektronische brug waarmee een breuk in het ruggemerg omzeild kan worden. Een chip in hun brein bestuurt via bluetooth een pacemaker in hun ruggemerg, die met stroomstootjes de pootspieren gecoördineerd laat samentrekken.

De Zwitserse hersenonderzoeker Grégoire Courtine en zijn internationale team beschrijven hun resultaten donderdag in Nature. Het beproeven van deze techniek bij mensen met een verlamd been zal niet lang op zich laten wachten.

Wanneer mensen – en dieren – lopen, gaan commando’s in de vorm van elektrische stroompjes vanuit het brein via zenuwbanen in het ruggemerg naar de beenspieren, om die te laten aanspannen. Als het ruggemerg stuk is, door een ongeluk of een ziekte, bereiken die commando’s de benen niet meer. De benen zijn dan verlamd. Kapot ruggemerg kan zich niet herstellen.

De onderzoekers reconstrueerden alle spieren en zenuwen waarmee gezonde aapjes lopen en de bijbehorende hersensignalen. Voor het eigenlijke experiment sneden ze het ruggemerg van twee aapjes half door, zodat één achterpoot het niet meer deed.

De dieren hadden een implantaat in het hersengebied dat normaal gesproken die rechter achterpoot aanstuurde. De breinchip maakte draadloos verbinding met een computer, die de loopcommando’s uit de apenhersens vertaalde naar instructies voor een geïmplanteerde pacemaker. Die zat onder de huid vlakbij de ruggegraat van de aapjes, en kreeg de signalen van de computer ook weer draadloos door. Binnen een afstand van vijf meter tot de computer ging dat prima.

De pacemaker stimuleerde op zijn beurt elektroden die Courtine vlak onder de snee in het ruggemerg van de aapjes had geïmplanteerd. Met kleine elektrische stroompjes stuurden die elektroden goed afgestemd de verschillende pootspieren aan, zodat de manke poot het apenlijfje weer kon ondersteunen, en loopbewegingen maakte.

Het ene aapje kon zes dagen na de operatie alweer lopen, zonder enige oefening, en het andere aapje na twee weken.

De gebruikte onderdelen van de ruggemergbrug zijn ook al goedgekeurd voor experimenten bij mensen. De vertaling van apen- naar mensenexperimenten in dit onderzoeksveld duurt gemiddeld maar vier jaar.

Hersenonderzoeker Andrew Jackson van Newcastle University, die niet verbonden is met de Zwitserse studie, verwacht dan ook voor 2020 de eerste vergelijkbare experimenten bij verlamde mensen, schrijft hij in een begeleidend commentaar in Nature.