Tweede generatie Vlaamse hersenscanners opent nieuwe deuren

Hersensonde helpt brein beter begrijpen

10 mei 2021
Artikel
Auteur(s): Sjereno Cörvers
Een samenwerking tussen onderzoeksinstituten, waaronder twee Leuvense, produceert nieuwe technologie waarmee neuronen maandenlang gemeten kunnen worden.

Neuropixel 2.0 is de naam van de hersensonde. Hieruit blijkt dat het gaat om een tweede versie. De eerste versie, Neuropixel 1.0, stamt uit 2017 en bleek een groot succes: inmiddels wordt deze generatie hersensondes in 400 laboratoria over de hele wereld gebruikt om hersenen te scannen. 

Neuronen communiceren met elkaar door elektrische signalen. Neuropixel vangt deze signalen op om zo de communicatie tussen neuronen in beeld te brengen. Hiermee kunnen artsen of onderzoekers metingen doen en deze gebruiken voor neurologisch onderzoek of diagnostiek.

Neuropixel bestaat in feite uit twee delen: een naald en een baseplate. De naald vangt de elektrische signalen van de neuronen op. De baseplate converteert de signalen die de naald registreert en verwerkt deze tot een signaal dat door een kabel kan.

Schaalverkleining 

Deze nieuwe generatie is een stuk kleiner dan de eerste. Een derde kleiner om precies te zijn: 'In feite is dit model een miniatuurversie van de eerste generatie, die het makkelijk maakt om de sondes te gebruiken om muizenbreinen te meten', vertelt Sebastian Haesler, hoofdonderzoeker van  NeuroElectronics Research Flanders (NERF). 

De schaalverkleining opent de mogelijkheid om individuele neuronen te volgen, maandenlang indien nodig. Al zal het feit dat het systeem (nog) niet draadloos werkt het maandenlang meten van neuronen voor nu nog in de weg zitten. Dit moet het vermaarde vakblad Science ook opgevallen zijn, gezien zij de paper van het onderzoeksconsortium publiceerden. 

'In feite is dit model een miniatuurversie van de eerste generatie'

Sebastian Haesler, hoofdonderzoek bij NERF

De Neuropixel 2.0 kan meer neuronen tegelijk lezen dan zijn voorganger, wat ook een vooruitgang is.

Ontwikkeling

Om de Neuropixel 2.0 te ontwikkelen werkte NERF uit Leuven samen in een consortium van wetenschappers verspreid over Europese universiteiten: University College London, Norwegian University for Science and Technology en het Champalimaud Center for the Unknown uit Portugal. 

De productie hebben zij uit handen gegeven aan een Leuvense instituut, namelijk Imec, een bekend onderzoekscentrum voor minuscule elektronica en digitale technologie. 

'De eindgebruiker die wij voor ogen hebben is een onderzoeker of arts, geen particulieren'

Sebastian Haesler, hoofdonderzoek bij NERF

We moeten nu niet denken dat we er allemaal een kunnen bestellen en Neuropixel-spelavonden met vrienden kunnen organiseren, ook niet bij afwezigheid van coronamaatregelen. Haesler tempert namelijk de verwachtingen: 'De eindgebruiker die wij voor ogen hebben is een onderzoeker of arts, geen particulieren.' 

Huidige en toekomstige toepassingen

Met welk doel ontwikkelt het consortium dan zulke probes en waarom slaan deze zo aan? In eerste instantie zullen de sondes ingezet worden bij neurologisch onderzoek en medische diagnostiek. Het doel heeft dus nieuwsgierigheidsgedreven elementen maar ook zeer pragmatische. 

'Door beter te begrijpen hoe het brein functioneert, kunnen we ook beter ziektes behandelen'

Sebastian Haesler, hoofdonderzoek bij NERF

'Zo kan een arts bijvoorbeeld zien waar een epileptische aanval begint in het brein. Of de informatie gebruiken om dat exacte stukje brein te behandelen zonder de rest te beschadigen', zegt Haesler. 

Een meer nieuwsgierigheidsgedreven toepassing van de sonde is bijvoorbeeld dat we door neuronen te meten een beter inzicht krijgen in hoe het brein berekeningen doet. 

Maar ook dit kan praktische toepassingen hebben, zegt Haesler. 'Hersenziekten zijn een enorm duur probleem dat veel leed veroorzaakt. Door beter te begrijpen hoe het brein functioneert, kunnen we ook beter ziektes behandelen.'

Als we de headphones met toekomstmuziek opzetten blijkt er wellicht nog veel meer mogelijk. 'Misschien zou een specifiek hersengebied gestimuleerd kunnen worden om de oorzaak van depressie aan te pakken, of verlamming te genezen', legt Haesler uit. 

Nog futuristischer is de mogelijke toepassing om via het brein een zorgrobot aan te sturen. Dit zou gebeuren door een iets andere, maar vergelijkbare, technologie genaamd Brain-Machine-Interfaces (BMI) waar Veto al eerder over berichtte.