Overgewicht, depressies, epilepsie, Parkinson en zelfs geheugenverlies: ze zijn allemaal te onderdrukken met elektrodes in de hersenen, de zogenoemde brain implants. Het sturen van de hersenen wordt steeds meer science en steeds minder fiction.

“Als je een radio of televisie hebt die het niet goed doet, geef je daar een klap tegen en dan werkt hij vaak weer. In zo’n geval zit er een circuit niet goed. Eigenlijk is dat in de hersenen niet anders. Alleen in plaats van een klap, stop je er een elektrode in die een elektrische lading geeft”, versimpelt dr. Gert-Jan Lokhorst van de Technische Universiteit Delft. Als ethicus en professor in geneeskunde en filosofie, kijkt hij aan de zijlijn naar alle ontwikkelen op het gebied van de zogeheten deep brain implants. Implantaten die diep in de hersenen, in de hypothalamus, worden bevestigd en die via het verzenden van elektrische impulsen bepaalde functies van de hersenen stimuleren. Ze versterken signalen (hersengolven) of vervangen beschadigd weefsel. Het is eigenlijk het inpluggen van een stekker in de telefooncentrale van je hersenen.

Door het inpluggen van de juiste stekker op de juiste plek, kunnen al aardig wat vervelende aandoeningen opgelost worden. Gilles de la Tourette-syndroom (ongecontroleerd schelden) en dwangneuroses (overdreven vaak de handen wassen) bijvoorbeeld. Het meest uitgemeten voorbeeld is het genezen van parkinson, een spierziekte waarbij je of géén controle over je spieren hebt (ze gaan trillen) of juist tevéél (je kan niets meer oppakken). Signalen worden in de hersenen doorgegeven door talloze kleine stroompjes. “Bij parkinsonpatiënten is die schakeling niet goed. De elektrode neemt die schakeling dan over”, legt Marjan Slob uit. Ze is filosoof, publiceert over filosofie, technologie en beeldcultuur en spreekt regelmatig over hersenimplantaten op universiteiten en congressen.

Maar met alleen het plaatsen van een nieuw stroomdraadje in de hersenen ben je er nog niet. Hersenimplantaten tegen parkinson bevatten vooralsnog bijna nooit computerchips die zelfstandig kunnen werken. Patiënten moeten hem zelf inschakelen als ze last krijgen van hun ziekte. “Er wordt een soort schakelkastje onder de huid bij het sleutelbeen aangebracht. Via een afstandsbediening, die op het sleutelbeen gericht moet worden, kan de implantaat in- of uitgeschakeld worden”, ligt Slob toe. “Het is een soort pacemaker in de hersenen inderdaad”, aldus Lokhorst. “En we draaien zelf aan de knop.”

Toeval
De meeste nieuwe functies van hersenimplantaten zijn toevalstreffers. Zo ontdekte Canadese wetenschappers begin dit jaar, per ongeluk, een methode om geheugenverlies om te keren. De ontdekking werd gedaan tijdens een hersenoperatie waarbij een man met extreem overgewicht een implantaat kreeg ingebracht om zijn eetlust in te dammen. Na de operatie was de eetlust niet afgenomen, maar herinnerde de man zich gebeurtenissen van dertig jaar geleden. In detail.

“Het is echt millimeterwerk. Wanneer je een elektrode een kwart millimeter verkeerd plaatst, kan het een heel ander gevolg hebben”, legt Lokhorst uit. Het verkeerd plaatsen van een elektrode kan bijvoorbeeld iemands persoonlijkheid veranderen. “Er is een voorbeeld van een man die werd behandeld voor het Gilles de la Tourette-syndroom. Vóór de operatie was hij de macho van de familie. Na de ingreep was hij een enorme softie en huilde hij bij soaps. Zijn vrouw wilde hem weer terug als macho, maar hij wilde liever soft blijven.” Maar niet alle toevalstreffers pakken zo gelukkig uit voor de patiënt. “Als de elektrode op een verkeerde plek wordt ingebracht, kan je iemand acuut zelfmoordneigingen geven.”

Hoewel de huidige wetenschap veel van de hersenen afweet, weten we nog lang niet alles. Daarom is testen van hersenimplantaten zo belangrijk, vindt Slob: “Artsen weten op welke plek in de hersenen een implantaat moet komen, maar het is ontzettend millimeterwerk. Het komt heel erg nauw. En dan komt daar ook nog eens bij dat bij iedereen de hersenen anders zijn, net als dat ieder lichaam anders is.” We hebben wel allemaal twee armen ergens uitsteken, maar hoe die armen eruit zien verschilt per persoon. “Dat is met de hersenen ook zo”, aldus Slob. “Hersenen zijn net als vingerafdrukken. Geen enkel patroon is hetzelfde.” Na het inbrengen van implantaat (een zware operatie met kans op hersenbloedingen als het mis gaat) moet een patiënt nog vele malen terugkomen om te testen wat voor effect het implantaat heeft. “Dan worden bepaalde contactpuntjes in de hersenen ingeschakeld om te kijken wat het effect is”, licht Slob toe. “Ze gaan als het ware friemelen om het geheel goed af te stellen. De hele operatie en het afstellen is geen kattenpis. Het moet echt gezien worden als last resort, als echt niets anders meer helpt. Je krijgt per slot van rekening wel een ding in je kop.” Tijdens de operaties blijven patiënten bij bewustzijn, zodat alvast begonnen kan worden met de eerste afstellingen.

Zit een elektrode in de hersenen en is hij eenmaal goed afgesteld, dan wordt er daarna verder niets meer aan gedaan. Patiënten kunnen de elektrode alleen in- en uitschakelen als dat nodig is. Veel meer dan een kunststof plaatje met een elektrische geleider is het niet. “Het is helemaal niet zo high-tech als mensen denken”, aldus Slob, die zelf meerdere malen implantaten onder ogen heeft gekregen. Volgens onderzoek van iPlant, een informatiebaken voor neurologische implantaten, hebben wereldwijd zo’n 40.000 mensen een elektrode in hun hoofd tegen parkinson, obesitas, neuroses en, sinds de toevalstreffer in Canada, zelfs Alzheimer.

Het stoppen van een woedende stier
Specifiek onderzoek is iets van de laatste tien tot vijftien jaar, volgens Fred Hamburg van de Stichting Medische Ethiek. Hamburg gaf bijna twintig jaar les over neurowetenschappen en spreekt op congressen over hersenimplantaten. “Het hangt ook allemaal erg samen met de opkomst van de nanotechnologie. Maar als je alles meetelt wat er ook maar enigszins mee te maken heeft, dan is men al sinds de vijftiger jaren van de vorige eeuw bezig met het beïnvloeden van het brein via stroomstootjes. Vooral Delgado is daarbij erg interessant.”

José Delgado, in het begin van de jaren 70 werkzaam als neurowetenschapper aan Yale University, plaatste voor zijn onderzoeken radiogevoelige chips in de hersenen van katten, chimpansees, stieren en zelfs mensen. Zijn onderzoek: aantonen dat de hersenen en het lichaam bestuurd kunnen worden met een simpele druk op de knop. Delgado had succes. Door het inschakelen van een geplaatste elektrode kon Delgado de hand van een van zijn patiënten tot een vuist ballen, zelfs als de patiënt zich verzetten. Een van zijn meer spectaculaire tests, was het temmen van een woedende stier. “Hij liet een woedende stier op een man afrennen”, aldus Lokhorst. “Nog voor de stier de man kon bereiken, zette Delgado een knop om en de stier stopte per direct. Het beest werd zo mak als een lammetje.”

In ander onderzoek bracht Delgado hersenimplantaten in bij ratten waardoor ze zichzelf konden stimuleren. “Ze maakten dan een stofje aan waar ze blij van werden”, aldus Lokhorst. “Dat klinkt fijn, maar ze aten niet meer, omdat ze de hele dag dat blije stofje aan zaten te maken. Ze sliepen ook niet meer. Daarna hebben ze snel het loodje gelegd.” Wat Delgado’s onderzoek aantoont is dat de mogelijkheden van hersenimplantaten eindeloos lijken.

Gitaarversterker
Het plaatsen van elektrodes in de hersenen wordt benoemd onder de verzamelnaam brain stimulation, het stimuleren van het brein. Door elektronische impulsjes worden bestaande verbindingen vervangen of versterkt, net als bij een gitaarversterker: Signalen worden opgevangen en versterkt doorgestuurd. Onderzoek naar zelflerende implantaten is ook al aan de orde van de dag: “In 2003 slaagden Amerikaanse wetenschappers erin een chip in het brein van een aap te plaatsen waarmee via gedachten een robotarm bestuurd kon worden”, aldus Hamburg. “De chip leerde de breinpatronen die optraden toen apen een joystick bedienden. Vervolgens werd de joystick ontkoppeld en verrichten de apen de handeling louter met hun gedachten.” Door de joystick in gedachten te bewegen, zond de chip in de hersenen de informatie naar de joystick, waardoor hij daadwerkelijk in beweging gezet kon worden.

“Implantaten als deze bieden perspectieven voor verlamden”, vindt Hamburg. In 2006 werd een soortgelijk denkimplantaat bij wijze van proef ingebracht bij de Amerikaans Matthew Nagle. Nagle werd vijf jaar eerder met een mes in zijn nek gestoken en raakte verlamd. Geen problemen in de hersenen, maar de verbinding van de hersenen naar zijn ledematen was naar de knoppen. Het ingebrachte implantaat dat in de test gebruikt werd, deed dienst als de schakelkast bij een ouderwetse telefooncentrale. Door slechts te denken aan de armbeweging kon Nagle de hand van een robotarm samenknijpen en ontspannen en ook objecten verplaatsen, rapporteerden Amerikaanse onderzoekers in het blad Nature.

Voordat het aansturen van robotarmen met alleen de hersengolven mogelijk is, zijn we alweer jaren verder. Voor de simpelste armbeweging moet het implantaat ontzettend veel data doorsluizen naar een computer. En een computer die dit alles moet verwerken overal mee naartoe slepen is geen doen. “Het ligt wel in de toekomst”, aldus Lokhorst. “Mensen die als het ware stekkers in hun hoofd krijgen. Een soort aansluiting op andere apparatuur. Het zou erg interessant zijn voor straaljagerpiloten. Een actie voer je altijd enkele milliseconden later uit dan dat je hersenen dat willen.” Als het signaal direct omgezet kan worden in een manoeuvre zonder eerst naar de handen en armen doorgegeven te moeten worden, is dat net een weer tikkeltje sneller.

De mogelijkheden van simpele elektrodes in de hersenen zijn eindeloos, beamen Lokhorst, Slob én Hamburg. “Afgifte-regulering van bijvoorbeeld insuline bij suikerziekte en stimulatoren bij zenuwen tegen depressie. Of blaasinnervatie bij incontinentie”, somt Hamburg op. “Het is een techniek die werkt”, aldus Slob. “Nu wordt er gewoon nog gezocht naar meer ziektes en aandoeningen die erbij passen.”


Kader: Nieuwe functies unlocken
Door het inbrengen van hersenimplantaten kunnen we delen van onze hersenen repareren, stimuleren en uitschakelen, hoewel we dat laatste natuurlijk liever niet doen. Door alle mogelijkheden is het niet verwonderlijk te denken dat implantaten wellicht ook gebruikt kunnen als een sleutel in het slot van een nooit eerder geopende deur, om zo nieuwe functies van onze hersenen open te stellen. Mensen gebruiken toch slechts acht tot tien procent van hun hersenen, dus is er genoeg wat we nog niet gebruiken.

Daar zit een grote denkfout volgens dr. Gert-Jan Lokhorst van de Technische Universiteit Delft. “Het is een fabeltje. Zo zit de natuur niet in elkaar. Als we iets niet gebruiken, zou het gaan verschrompelen. Als je bepaalde hersendelen niet oefent, worden ze lui. Rust roest. Nieuwe functies openstellen met hersenimplantaten lijkt me niet mogelijk. We kunnen onze hersenen misschien wel op een betere manier leren gebruiken.”

Ook volgens publicist en filosoof Marjan Slob is de ‘tien procent regel’ onlogisch. “De hersenen zijn zo geplooid dat in een kleine ruimte zoveel mogelijk functies en weefsel gestopt kunnen worden. Er is zelfs veel competitie tussen de verschillende hersenonderdelen onderling. Wanneer je bijvoorbeeld blind geboren wordt, wordt het deel van de hersenen dat voor het zien gebruikt zou worden, meteen ingelijfd voor andere functies. Daarom horen blinde mensen bijvoorbeeld beter. Er is geen lege kamer te vinden in het hotel van je hersenen.”

Fred Hamburg van de Stichting Medische Ethiek ziet wel mogelijkheden voor het ontsluiten van nieuwe functies: “Het zou dan neerkomen op bewustzijnsverruiming en daar is men al eeuwen naar op zoek. LSD is een loot aan deze stam. Soortgelijke situaties met behulp van een hersenimplantaat sluit ik niet uit.”


Kader: Verbeteren
Eetlust wegnemen, geheugenverlies omkeren, depressies die als sneeuw voor de zon verdwijnen en van macho veranderen tot softie. Allemaal erg ingrijpende veranderingen die in het verleden, al dan niet per ongeluk, teweeg gebracht zijn door het inbrengen van elektrodes in de hersenen. Mooie resultaten voor de wetenschap, maar het eind is nog lang niet in zicht, volgens Fred Hamburg van de Stichting Medische Ethiek. “Het is zeker dat manipulatie- en opwaardeermogelijkheden van de hersenen heel erg zullen gaan toenemen. En dat dit tot grote ethische problemen gaat leiden is wat mij betreft ook honderd procent zeker.”

Een elektrisch plaatje in je hoofd laten prikken omdat je teveel eet, raadt publicist en filosoof Marjan Slob af. “Ik kan me voorstellen dat het erg vervelend is om te leven met veel overgewicht, maar er zijn ook andere manieren om dat te bereiken.” Gert-Jan Lokhorst van de Technische Universiteit Delft is het daar roerend mee eens. Implantaten gebruiken voor genezing van kwalen als parkinson ziet hij als een goede zaak, maar we moeten niet te ver doorslaan. “Het gevaar is er dat we steeds meer willen. En als je steeds meer wilt, ben je sneller ontevreden. Het is maar de vraag hoever je moet gaan. Eigenlijk zijn de hersenen al heel erg goed. Daar valt niks écht aan te verbeteren.”


Kader: Meer informatie
Physical Control of the Mind
José Delgado
ISBN-10: 0829005749
ISBN-13: 978-0829005745

Wireheading.com: Website over onze hersenen en techniek.
Medische-ethiek.nl: Website van de Stichting Medische Ethiek.
MarjanSlob.nl: Website van publicist en filosoof Marjan Slob.
Delta.tudelft.nl/archief/j39/n9/21851: Artikel over hersenimplantaten in TU Delta, het universiteitsblad van de TU Delft.
Iplant.eu/a7.html: Website met veel achtergrondinformatie over hersenimplantaten (goede afbeeldingen ook (kunnen eventueel als inspiratie bieden voor illustraties bij het artikel).