Lichtschakelaars in je brein

Foto: ISTOCK

Een cyborg is de samensmelting van mens en machine. Dat klinkt als sciencefiction, maar is het niet. Bij kwalen zoals parkinson, depressie en zelfs obesitas kan diepe hersenstimulatie, een soort pacemaker voor het brein, met stroompulsen al jaren soelaas bieden. Met optogenetics gaat de wetenschap nog een stap verder. De bionische mens is in de maak.

In 2010 zond de BBC de driedelige wetenschappelijke televisieserie Visions of the Future uit. In een van de afleveringen krijgt de kijker een vrouw te zien die al ruim dertig jaar zwaar depressief is. Ze had door de jaren heen iedere mogelijke behandeling ondergaan. Tevergeefs. Als een laatste redmiddel onderging zij een Deep Brain Stimulation-operatie. In haar brein werden chirurgisch twee pennen aangebracht die als electrodes, verbonden met een elektronisch kastje, stroompulsjes afgaven in het gebied van haar brein dat de depressie veroorzaakte.

Rooskleurig
Op de vraag van de arts hoe zij zich op dat moment voelt, antwoordt ze: ‘zwaarmoedig’. Dan begint de arts te draaien aan een knopje op het kastje. Meteen fleurt het gezicht van de vrouw op. Ze begint te lachen en zegt dat ze zich voor het eerst in jaren fantastisch voelt. Dan draait de arts de knop te ver door. Haar schouders zakken weer naar beneden en in minder dan een seconde is de vrouw weer zwaar depressief. Met de draai van de knop kon de arts de gemoedstoestand van de patient van zwartgallig naar rooskleurig veranderen.

Diepe hersenstimulatie is een neurowetenschappelijke revolutie die al jaren in de maak is. Bij parkinsonpatiënten wordt deze therapie al sinds 1997 met succes toegepast. Meer dan 100.000 patiënten zijn uitgerust met een breinpacemaker die de ‘stroomkabels’ in het brein van de patiënten aansturen, waardoor patiënten de tremors, het heftig schudden van ledematen, onder controle kunnen krijgen. Allemaal cyborgs, dus. Volgens een recentelijk onderzoek dat in België, Duitsland, Italië en Spanje en Canada werd uitgevoerd, zou 1 op de 5 parkinsonpatiënten baat kunnen hebben bij een dergelijke breinpacemaker.

Batterijen
Naast parkinson wordt DBS met succes toegepast voor een hele reeks verschillende aandoeningen. Zo verminderden de symptomen van een 13-jarig autistisch jongetje aanzienlijk en kon hij na enkele maanden zelfs voor het eerst in zijn leven enkele woorden uitspreken. Dat de brein pacemaker zijn werk deed, bleek na ongeveer een jaar, toen de batterijen van het apparaat opraakten. De toestand van de jongen verslechterde aanzienlijk, totdat de batterijen een maand later weer vervangen werden.

Verder is DBS met succes toegepast op mensen met obesitas, OCD en patiënten die lijden aan het syndroom van Tourette. Dat wil echter niet zeggen dat een paar stroompulsjes in het brein een panacee is. Integendeel. Deep Brain Stimulation heeft vaak ook bijwerkingen.

Enkele jaren geleden onderging een Nederlandse patient die aan een extreme vorm van dwangstoornis (OCD) leed, met succes een DBS-operatie. Na zes weken bleek zijn dwangstoornis aanzienlijk te zijn afgenomen. Maanden later hoorde de man het Ring of Fire liedje van Johnny Cash op de radio. Vanaf dat moment wilde de patient alleen nog maar Johnny Cash horen en verder helemaal niets. Op het moment dat de batterijen van het DBS-apparaatje opraakten echter, verloor de man zijn interesse in Cash en kreeg hij zijn oude smaak voor de Rolling Stones weer terug.

De stroompulsen in het brein beïnvloeden namelijk helaas niet alleen neuronen in het brein die de oorspronkelijke klacht veroorzaken, maar ook neuronen in het gebied erom heen. Deze veroorzaken soms  nieuwe klachten of bijwerkingen die niet altijd even onschuldig zijn als een eenkennige smaak voor Johnny Cashmuziek.

Lichtschakelaars
De wetenschap zit gelukkig niet stil. De nieuwe methode optogenetics belooft namelijk, door alleen specifieke neuronen in het brein aan te sturen met licht, veel nauwkeuriger klachten te kunnen verhelpen. Via een methode die lijkt op genherapie worden genetisch bewerkte ‘lichtschakelaars’ ingebracht in precies die neuronen die verantwoordelijk zijn voor een klacht. In plaats van electrodes wordt een glasvezelkabeltje in het brein aangebracht. Een pulslicht zet de ‘lichtschakelaars’ in de neuronen aan of uit.

Hoewel optogenetics nog in de kinderschoenen staat en alleen in dierproeven is toegepast, zijn de vroege resultaten al verbluffend. Onderzoekers hebben onder andere met optogenetics het gezichtsvermogen van slechtziende muizen hersteld.