Lopende patient met dwarsleasie

Dankzij een draadloze verbinding tussen hersenen en ruggemerg kan een Tilburgse veertiger weer lopen. In het wetenschappelijke tijdschrift Nature beschrijven Zwitserse artsen deze week hoe binnen een paar minuten nadat het systeem werd aangezet de communicatie tussen brein en benen weer op gang kwam.

Gert-Jan Oskam brak in 2011 zijn nek bij een fietsongeluk in China. „Ik dacht, ze lappen me wel op”, vertelt hij tijdens een persbijeenkomst over het onderzoek. Het bleek een incomplete dwarslaesie, hij was vanaf zijn nek verlamd. Acht maanden lag hij plat en de revalidatie daarna bracht hem niet veel verder dan een paar stappen achter een rollator. Oskam hield de overtuiging dat er meer in zat. In 2016 greep hij de mogelijkheid om als proefpersoon een nieuwe techniek te testen met beide handen aan. Eerst werd met elektroden zijn ruggemerg gestimuleerd. Toen zijn progressie na drie jaar stagneerde, wilde hij graag meedoen aan een vervolgstudie: een ‘digitale brug’, zoals de onderzoekers het noemen, tussen brein en ruggemerg.

Stukjes schedel verwijderd

Om de brug tot stand te brengen, kreeg hij naast een stimulatiesetje voor het ruggemerg ook twee implantaten die in de hersenen signalen kunnen opvangen. Eerst detecteerden de artsen welke delen in de hersenschors het sterkst reageerden op de intentie om de benen te bewegen. Daar werden stukjes schedel verwijderd en de titanium implantaten, voorzien van elektroden en opname-elektronica, als puzzelstukjes ingezet. Het pulskastje in de buik vangt die signalen van elektroden in de hersenen op en stuurt ze naar de elektroden in het ruggemerg, die van daaruit de zenuwen stimuleren die de benen in beweging krijgen.

Twee draagbare antennes in een headset zorgen voor een betrouwbare bluetooth/infraroodverbinding tussen beide kanten van de brug. Met een techniek die bijvoorbeeld ook voor diepebreinstimulatie bij parkinsonpatiënten wordt gebruikt, worden zo de commando’s uitgedeeld. Het geheel van deze complexe communicatie tussen hersenen en de ruggemergzenuwen noemen de onderzoekers de brain-spine interface (BSI).

Het bijzondere aan deze digitale brug is dat het zelflerende algoritme in de BSI veel beter dan bij eerdere elektrische-stimulatietechnieken kan voorspellen wat de bedoeling is: welke gewrichten in actie moeten komen, hoe groot de beweging moet zijn en in welke richting. In plaats van specifieke spieren aan te sturen met een commando aan een computer, zoals in de eerdere studie, wordt nu de communicatie vanuit de hersenen met de ruggemergzenuwen direct gemaakt. De beweging is daardoor minder robotachtig, zoals Oskam het zegt: „Eerder stuurde de stimulatie mij, nu sturen mijn gedachten de stimulatie.”

Binnen twee minuten nadat het systeem was afgesteld kreeg Oskam, terwijl hij nog lag, controle over zijn heupen. En snel daarna ook over zijn knieën en enkels. Dat stemde de onderzoekers positief: de BSI kon dan mogelijk ook zo worden afgesteld dat Oskam op een natuurlijke manier kon lopen.

Nu, twaalf jaar na het ongeluk, kan Oskam niet alleen zonder rollator een paar honderd meter lopen. Hij kan ook een trap oplopen, obstakels ontwijken, over onregelmatig terrein lopen of staand aan een bar een biertje drinken. „Toen ik deze week even geen hulp had voor wat schilderwerk, heb ik het zelf gedaan.” Ook in de hersenen was herstel te zien, Oskam kan nu ook lopen als de BSI uit staat, al is het dan met krukken.

Om meer patiënten een digitale brug te kunnen geven, moet het hele systeem nog wel veel compacter worden. Oskam was vooralsnog de eerste en enige proefpersoon. De onderzoekers zijn desalniettemin optimistisch. Misschien kan BSI ook andere patiënten helpen, bijvoorbeeld om de motoriek van handen en armen na een beroerte te verbeteren.