Het brein beter maken

De Amerikaanse start-up Kernel heeft als doel het brein programmeerbaar te maken. Het bedrijf werkt aan een neuroprothese om mensen met Alzheimer, beroertes of een hersenschudding te helpen het geheugen te verbeteren. De chip bootst met elektrische impulsen hersensignalen na, om zo de communicatiefunctie van beschadigde hersencellen deels over te nemen. Prototypen van de geheugenchip zijn inmiddels getekend, schrijft de Washington Post. Kernel wil klinisch onderzoek doen, maar allereerst moet nog worden uitgevonden hoe de chip draadloos kan werken.

'Een interessante optie', noemt neuropsycholoog Alexander Sack van Maastricht University het initiatief van Kernel. 'Door onderzoek moeten we steeds beter begrijpen hoe de hersenen werken en hoe de samenhang is tussen bepaalde hersenfuncties en cognitie.' Sack past zelf non-invasieve breinstimulatie (NIBS) toe. Hierbij worden de hersenen vanaf de buitenkant gestimuleerd met elektromagnetische pulsen die een kleine stroom opwekken. Zo prikkelen Sack en zijn collega's het brein om neurologische aandoeningen als beroertes en depressie te onderzoeken en te genezen.

Waar Sack aan de buitenkant van het hoofd blijft, gaat neurochirurg Rick Schuurman wel het hoofd in. Hij plaatst elektroden diep in de hersenen om zo het brein te sturen. De elektroden geven signalen af. Hiermee worden symptomen van bepaalde ziektes onderdrukt, waardoor klachten afnemen of worden opgeheven. Dit heet deep brain stimulation (DBS) en in Nederland worden ongeveer 150 patiënten per jaar geholpen, waarvan Schuurman de meeste behandelt. Hij doet als hoogleraar Functionele Neurochirurgie ook onderzoek naar diepe hersensimulatie.

Primeur: communiceren via hersenimplantaat In het UMC Utrecht heeft een vrouw onlangs een hersenimplantaat gekregen waarmee ze thuis zonder te praten kan communiceren met familie en verplegend personeel. De vrouw raakte verlamd door de ziekte ALS en verloor binnen een paar jaar de mogelijkheid tot praten. Het nieuwe implantaat is net onder haar schedel aangebracht en leest hersenactiviteit af, om dat vervolgens te vertalen naar een signaal waarmee een spraakcomputer aangestuurd wordt. De doorbraak van de onderzoekers van het UMC Utrecht geldt als een wereldwijde primeur: nog nooit konden patiënten communiceren door middel van slechts hun gedachten.

De meest voorkomende toepassing van DBS is voor de ziekte van Parkinson. De twee andere bewegingsstoornissen die met DBS behandeld kunnen worden, zijn mensen die last hebben van beven of dystonie: onwillekeurige, oncontroleerbare spiercontracties en verkrampingen. Ook voor psychiatrische stoornissen wordt DBS toegepast. Bijvoorbeeld bij patiënten met een zeer ernstige vorm van obsessief-compulsieve stoornis (OCS) en extreme vormen van angst.

Uitbehandelde patiënten

Schuurman helpt over het algemeen patiënten die al uitbehandeld zijn. Bij het merendeel van de OCS-patiënten bijvoorbeeld helpt cognitieve gedragstherapie met medicatie voldoende. 'Maar voor Parkinson geldt dat niet', zegt Schuurman. 'Uitbehandelde Parkinsonpatiënten zijn hun baan en sociale leven kwijt; om dan pas te gaan behandelen is zonde. Omdat we zo goed weten wat we doen met DBS bij deze groep patiënten, is de wereldwijde trend om deze mensen eerder te behandelen.'

Wat doet DBS? Deep brain stimulation wordt vooral toegepast bij Parkinsonpatiënten. Schuurman: 'Bij deze ziekte hebben mensen een aantal motorische verschijnselen: ze beven, zijn traag en hun ledematen zijn stijf. Met diepe hersenstimulatie kunnen we die traagheid en stijfheid verbeteren. Bepaalde hersendelen van deze patiënten staan te hard aan, en remmen normale hersenactiviteit. We halen de voet van de rem.' Dat geldt ook als DBS wordt toegepast bij psychiatrische stoornissen. 'Voor het overgrote deel helpt cognitieve gedragstherapie met medicatie voldoende. Soms kunnen we voor deze mensen met diepe hersensimulatie een beetje hulp toevoegen, dat zijn er vijf per jaar. DBS vermindert de onderliggende angst en daardoor worden mensen weer ontvankelijk voor therapie.' Waar veel onderzoek naar gedaan wordt, is of mensen met onbehandelbare depressie met DBS geholpen kunnen worden. 'Dat gaat dan om mensen die niet meer reageren op medicatie, of op therapie of de combinatie daarvan', zegt Schuurman.

Schuurman verwacht niet dat er op korte termijn veel meer indicaties komen waarvoor DBS kan helpen. Dat komt omdat hersenziekten alleen kunnen worden behandeld als er een duidelijk aangrijpingspunt in de hersenen is. 'Bij Parkinson bijvoorbeeld snappen we steeds beter wat er verschuift en welke gebieden meer of minder actief zijn. Als je een model hebt, kun je testen of dat ingrijpen ook werkt. Dan kun je bijvoorbeeld het overactieve gebied gaan remmen. Dan heb je een handvat.'

Slimmer brein

Het toepassen van DBS om de cognitie te stimuleren is volgens Schuurman geen optie. Zelfs bij een gedragsstoornis is het onmogelijk om een aangrijpingspunt te vinden. 'Natuurlijk zie je op een MRI wel stukjes oplichten en andere juist niet. Maar dat is anders dan een goed model voor een ziekte hebben, waarmee we goed snappen wat er gebeurt in de hersenen.'

Sack is minder voorzichtig om non-invasieve breinstimulatie op gezonde hersenen toe te passen. 'Het is belangrijk om te begrijpen met welk doel dat gebeurt. Bijvoorbeeld als het nuttig is om de cognitie te verbeteren, binnen een experiment over hoe de hersenen werken. Om dat te begrijpen, is onderzoek doen bij gezonde proefpersonen om hypotheses te testen ook nodig. Maar het doel is om die kennis toe te passen bij mensen die een defect hebben door letsel of ziekte.'

DBS in Nederland In Nederland worden DBS-behandelingen uitgevoerd in zes ziekenhuizen, die samenwerken met onderzoeksprotocollen. Ook komen leden van de Nederlandse Vereniging voor Functionele Neurochirurgie bij Bewegingsstoornissen - waar Schuurman voorzitter van is - regelmatig bij elkaar. 'Zo zorgen we dat we dezelfde behandelingen uitvoeren bij dezelfde groep mensen. We praten daar veel over. En daar komen weer onderzoekslijnen uit. Daarom loopt Nederland goed mee op dit gebied', zegt Schuurman. 'De Nederlandse school staat internationaal bekend als een degelijke onderzoeksgroep.'

Dat is de ethische grens voor alle artsen, zegt Schuurman. 'Als arts hebben we de opdracht om mensen die lijden door een ziekte te helpen. Er is een harde grens tussen beter maken wat ziek is en verbeteren wat gezond is.' Volgens hem staat het verbeteren van de hersenen (enhancement of the brain) ook nooit op de agenda van internationale DBS-congressen. 'Het is nooit een gespreksonderwerp. In deze wereld is de totale consensus dat we het moeten hebben over ziektebeelden waar we verbetering kunnen aanwijzen.'

Dat het slimmer maken van het brein niet op de agenda staat, komt volgens Schuurman ook omdat mensen zich realiseren dat de medische wereld hier niet veel in kan betekenen. In de pers wordt regelmatig gesuggereerd dat, als DBS psychiatrische aandoeningen beter kan maken, het slimmer maken van het brein ook in de mogelijkheden moet zitten. 'Maar dat is een enorme onderschatting van het brein', zegt Schuurman. 'Bij psychiatrische ziekten zoals dwang en depressie kun je wat doen. Maar bij het verbeteren van een normaal functionerend brein, heb je te maken met een veel te uitgebreid netwerk van gecompliceerde hersenactiviteit. Daar hebben wij geen handvat, en kunnen we dus niet ingrijpen. Het slimmer maken van het brein door DBS kan denk ik niet. Ook niet in de toekomst, want hoe meer we over het brein te weten komen, hoe ingewikkelder het wordt.'