Het is wetenschappers gelukt om een Zweedse patiënt ‘gevoel’ te
geven in zijn prothese. De nieuwe prothese, waarbij ook elektroden
worden ingebracht in het lichaam, biedt nieuwe hoop aan patiënten.
Mogelijk kunnen ze hierdoor weer dingen doen die tot nu toe onmogelijk
leken.
In januari 2013 kreeg een Zweedse man als eerste ter wereld een
klikprothese voor zijn onderarm met directe aansluiting op niet alleen
zijn bot, maar ook op spieren en zenuwen. Ruim 1,5 jaar later zijn de
effecten nog steeds stabiel. Onderzoeker Max Ortiz-Catalan en zijn
collega’s schrijven er deze week over in Science Translational Medicine.
Bij een klikprothese wordt de prothese direct aan het bot bevestigd. De
patiënt ‘klikt’ zijn prothese via een opening in de huid vast aan een
metalen, in het beenmerg gelegen, pen in het bot. Doordat de prothese
direct vast zit aan het skelet is er geen prothesekoker meer nodig.
Hierdoor zakt de prothese niet af, ontstaan er geen huidproblemen zoals
transpiratie en irritatie, en is aan- en uittrekken heel eenvoudig. Bij
de klikprotheses die nu beschikbaar zijn voor patiënten worden er echter
geen zenuwen en spieren aangesloten. In de nieuw geteste prothese van
Ortiz-Catalan gebeurde dat wel, met behulp van onderhuids geplaatste
elektrodes.
Gevoelskaart van het brein
Het is al langer mogelijk om patiënten met een onderarmprothese weer
dingen te laten ‘voelen’ in het lab. Dat gebeurt met geïmplanteerde
elektrodes die om een bundel zenuwcellen in de huid van de bovenarm
liggen, een beetje zoals een onderhuidse armband. Daardoor beschadigen
de zenuwen nauwelijks, in tegenstelling tot wanneer je de elektrode
direct in de zenuw brengt. In het lab worden de elektrodes verbonden met
een computersysteem.
Een Amerikaanse onderzoeksgroep onder leiding van Dustin Tyler, schrijft
over de successen met deze elektrodes in hetzelfde nummer van Science Translational Medicine.
De wetenschappers volgden twee patiënten respectievelijk 2,5 en 1,5
jaar. Patiënt één, Igor Spetic, verloor vier jaar geleden zijn
rechterhand. Al voordat hij zijn hand verloor, liet hij anderen watten
voor hem pakken. De structuur gaf hem kippenvel. Inmiddels krijgt hij
kippenvel als een onderzoeker met een watje over zijn handprothese
wrijft terwijl hij zelf geblinddoekt is. Dat watje voelt hij niet. Maar
zijn brein herkent de aanraking onmiddellijk. Dat komt omdat een
computer elektrische signalen naar de zenuwbundels in zijn arm en stuurt
die de signalen weer doorgeeft aan het brein. De delen in zijn brein
die gevoel in de hand waarnemen, worden als het ware gereactiveerd.
Volgens Tyler maakt iedereen een ‘gevoelskaart’ in zijn brein aan
waarmee je een bepaalde input kunt koppelen aan een gevoel dat je eerder
hebt gehad. Sommige delen daarvan staan bij patiënten met een amputatie
‘uit’, maar kunnen met behulp van de elektrodes worden gereactiveerd.
Geen fantoompijn meer
Door de jaren heen hebben de wetenschappers verschillende elektrische
patronen voor hun computersysteem ontwikkeld. Het brein herkent die
verschillende signalen als aanraking met verschillende structuren. Zo
kan Spetic nu schuurpapier onderscheiden, een geribbeld oppervlak en
heeft hij meer controle over zijn knijpkracht in bijvoorbeeld een druif.
Met behulp van de drie elektrodes kan hij op negentien verschillende
plekken in zijn hand weer ‘voelen’. 'Als ik verbonden ben met de
computer is het heel makkelijk om een druif te pakken, maar als hij uit
staat, produceer ik veel druivensap', zegt de patiënt in een persbericht
van Case Western Reserve University, die de techniek ontwikkelde. Groot
bijkomend voordeel is dat Spetic geen last meer heeft van fantoompijn.
Ook de tweede patiënt, Keith Vonderhuevel, geeft aan dat die pijn bijna
verdwenen is. Nadeel van de techniek van Tyler is dat patiënten alleen
in een lab kunnen voelen maar Tyler is hoopvol dat hij over een paar
jaar zo ver is dat er een systeem is dat patiënten mee naar huis kunnen
nemen.
Dat kan al bij de techniek van onderzoeker Ortiz-Catalan. Zijn patiënt,
een vrachtwagenchauffeur uit Noord-Zweden, kan sinds de operatie zelfs
de veters van zijn kinderen weer strikken en eieren pakken. De interface
die hij kreeg, werkt twee kanten op; het kan zowel signalen van de
prothese naar het brein sturen als ze ontvangen. Bij de methode van
Ortiz-Catalan sluiten de wetenschappers de elektrodes ook op de
‘armband’-manier op de zenuwen aan. Daarnaast brengen ze elektrodes in
contact met de spieren. Door de directe verbinding kan de patiënt zijn
prothese preciezer bewegen en daardoor makkelijker kleine objecten
pakken. Door de korte afstand tussen bron en elektrode kan activiteit
van andere spieren de signalen niet verstoren. Hierdoor heeft de patiënt
meer controle. Ook Ortiz-Catalan is optimistisch over de toekomst en
hoopt dat zijn methode op korte termijn voor meer patiënten beschikbaar
komt.
Veelbelovend
Alhoewel het nog maar om drie proefpersonen en hun observaties gaat,
zijn de resultaten veelbelovend te noemen, vinden ook de twee auteurs
van een beschouwend artikel dat in dezelfde editie van Science
Translational Medicine verscheen. Ook revalidatiearts Henk van de Meent
uit het Nijmeegse Radboudumc is enthousiast. Samen met traumachirurg Jan
Paul Frölke past hij als enige arts in Nederland de klikprothese toe
bij mensen met een beenamputatie. En een paar maanden terug plaatsten ze
succesvol de eerste armklikprothese. Van de Meent: ‘Ik vind de
resultaten geweldig fraai. Voor een beenprothese zijn ze minder relevant
omdat je in je been een minder fijne motoriek nodig hebt. Met een been
moet je voornamelijk kunnen staan en lopen. Daar heb je minder
geavanceerde techniek voor nodig, de huidige computergestuurde
beenprothesen voorzien hier al in. Maar voor de armklikprothese zijn dit
prachtige resultaten en ik denk dat een toepassing voor een grotere
patiëntengroep niet ver weg is.’
Bron: Eos Wetenschap
Als het aan een groep Amerikaanse onderzoekers ligt, kunnen
protheses binnenkort voelen. Door de hersenen op de juist plaatsen de
stimuleren met elektrische signalen kan de tastzin worden
gereconstrueerd. Belangrijke informatie over de locatie en de druk van
de aanraking kan de hersenen op een kunstmatige manier bereiken. Het
onderzoek biedt mogelijkheden om gevoel terug te geven aan mensen die de
tastzin ooit zijn verloren door amputatie, schrijven de wetenschappers
onder leiding van Gregg Tabot en John Dammann in het tijdschrift PNAS.
