Blind zijn is niet meer voor altijd: prothese in brein staat voor doorbraak

Over vijf jaar lopen de eerste blinde patiënten op straat zonder blindenstok. Ze zien het randje van de stoep, de contouren van de daken, de tram die voorbij dendert, een bekende die zwaait. Pieter Roelfsema, directeur van het Nederlands Herseninstituut, probeert zijn eigen enthousiasme te temperen. Het lukt maar matig. "Ik moet natuurlijk voorzichtig zijn met voorspellingen, maar we zijn heel dichtbij."

Roelfsema staat aan het hoofd van een onderzoek waar momenteel miljoenen euro's in worden geïnvesteerd. De onderzoekers willen blinden weer laten zien, zónder tussenkomst van de ogen. Want: bij de meeste blinden - Nederland telt er 70.000 - is de oogzenuw stuk. Daar valt niets mee te beginnen. De onderzoekers vervangen de nutteloze, blinde ogen voor een bril met minicamera, die zijn beelden rechtstreeks doorgeeft aan de hersenen.

Voor zo'n futuristische prothese is eerst een zware hersenoperatie nodig die in Nederland tot nu alleen op apen is getest. Bij één resusaapje zijn 1.000 elektroden geïmplanteerd in het hersengebied dat hij - maar ook wij - gebruiken om informatie van de buitenwereld om te zetten naar beelden. Wanneer er stroom op een van deze elektrodes wordt gezet, ziet de aap een lichtflits. Sinds kort ziet het dier 1.000 stipjes. "Alsof de kerstboom werd ontstoken", beschrijft Roelfsema. Dat is het eerste succes van zijn onderzoek: licht in de duisternis.

Zijn onderzoeksgroep borduurt voort op oude studies van onder andere William Dobelle, een omstreden Amerikaanse arts die vanaf de jaren 70 probeerde een camera op de hersenen aan te sluiten. De arts negeerde alle medische wetten in eigen land, en nam zijn patiënten mee naar Europa om daar chips in het brein van zestien blinden te implanteren. Bij een aantal gebeurde er niks, anderen zagen alleen lichtflitsen, een enkeling had eventjes beperkt zicht. Omdat Dobelle overleed voordat zijn onderzoeksrapport klaar was, hebben de Amsterdammers veel aan de ervaringen van patiënt Jens Naumann, die de experimenten ternauwernood overleefde.

144 elektrodes

We bellen hem op. Aan de andere kant van de wereld vertelt Naumann (54) over die allereerste test in 2002. Dokter Dobelle had 144 elektrodes achterin zijn hoofd gestopt. Die dag zouden ze één voor één worden aangezet. "Natuurlijk was ik gespannen. Ik was zijn allereerste patiënt. Er staken twee stopcontacten uit mijn hoofd, waar draden zo dik als een potlood uitkwamen. Die werden aangesloten op een computer: een Pentium 586, een van de eerste processors. Die moest communiceren met de elektroden in mijn hoofd. Vlak nadat de dokter de eerste aanzette, zag ik een stip. Links van het midden, een beetje naar onder. Het was geweldig! Alsof je vastzit in een donkere badkamer in het huis van een ander. De deur is dicht en je denkt: waar is de schakelaar? En dan dat gevoel van opluchting wanneer je het licht aanknipt: ahh, dat is beter."

Het verhaal van Jens Naumann is ongelooflijk. Hij raakte op zijn 17de gedeeltelijk blind, toen er tijdens zijn werk een stukje metaal van de spoorrails in zijn oog boorde. Drie jaar later vloog er een splinter door de kunststof motorkap van zijn sneeuwscooter in zijn andere oog. De Canadees maakte wat van het leven: hij werd pianostemmer, houthakker, boer, kreeg acht kinderen, van wie hij er zes zelf ter wereld bracht, en reisde de wereld rond. Maar hij bleef verlangen naar het moment dat hij weer zou kunnen kijken.

Na zijn hersenoperatie zag Naumann lichtstipjes. 96 van de 144 elektrodes werkten. Even was er die enorme opwinding. Hij zag licht! ,,Maar de hoofdpijn was niet te harden. Mijn spraak ging achteruit, ik had vreselijke hallucinaties. Hersenvocht droop langs mijn oren. Ik realiseerde me dat dokter Dobelle hier minder van wist dan ik had gedacht. Maar ik kon niet anders dan doorgaan. Het spul zat al in mijn hoofd, you see."

Naumann, die een speciale bril met camera droeg, zag alleen stipjes. Geen objecten, patronen of mensen, zoals de dokter had gehoopt. Het interpreteren van de camerabeelden bleek moeilijker dan gedacht.

Om medische missers te voorkomen, is eerst grondig onderzoek nodig in proefdieren. Dankzij de studie met apen - muizen en ratten zijn ongeschikt - weten de onderzoekers nu hoe gezonde ogen het licht van buiten opvangen. De cellen op het netvlies sturen deze informatie door naar de hersenen, die de signaaltjes omzetten naar 'pixels' die samen een beeld vormen. Dagelijks zijn 100 miljoen hersencellen driftig in de weer om deze vertaalslag te maken. Dokter Dobelle kreeg met zijn techniek 96 groepen van cellen aan de praat.

Relevant

De Amsterdammers weten inmiddels het tiendubbele aan hersencellen te activeren in het brein van de proefaapjes. Nog steeds niet veel, geeft Roelfsema toe, maar met slimme computersoftware kunnen ze de juiste cellen in het brein aanzetten. "We ontwikkelen nu een programma dat de camerabeelden zo goed kan bewerken dat de patiënt straks alleen dingen ziet die voor hem relevant zijn. Als je bijvoorbeeld buiten loopt, is het reclamebord boven de weg totaal onbelangrijk. Je wilt de stoeprand zien en de obstakels. Alleen deze hoofdzaken, dus niet de bijzaken, sturen we straks naar de hersenen. Wij denken dat je met 1.000 pixels vrij veel kan zien."

Ook de Amerikaanse arts experimenteerde met een - weliswaar ouder - computerprogramma, dat de elektroden in Naumans hoofd aan- en uitzette. "Eerst zag ik alleen maar lichtflitsen. Het dreef me tot waanzin. No way dat ik een stoel van een telefoon kon onderscheiden. Na drie dagen kreeg ik door dat als ik mijn hoofd meedraaide met de flitsen, ik 'iets' kon waarnemen. Als ik bijvoorbeeld mijn hoofd in een vierkant bewoog, moest dat een deurpost zijn. De hersenen hebben een enorme neuroplasticiteit. Ze zijn erop gericht om vooruit te gaan en je het grotere plaatje te laten zien. Dat was precies wat er gebeurde toen ik op een dag naar mijn blindenstok zocht. Waar is dat ding, mopperde ik. En opeens zag ik hem. Mijn witte stok, leunend tegen een zwarte wand."

Naumann stapte naar buiten en zag steeds meer. De bomen, de bladeren, de daken, de raamkozijnen. "Ik was enorm opgetogen. Al negentien jaar zeulde ik die verdomde stok mee, nu kon ik vrij rondlopen."

Het nieuws maakte dokter Dobelle zo enthousiast dat hij een gloednieuwe auto huurde, de patiënt achter het stuur zette en CNN uitnodigde voor een ritje. Om het spektakel compleet te maken zetten de arts zijn 8-jarige zoon in dezelfde auto. ,,Ik reed maar 20 kilometer per uur, maar het ging goed. Ik zag de betonnen obstakels op het parkeerterrein, de gebouwen in de verte. Het gaf me een enorm gevoel van ruimtebesef. Geweldig!"

De euforie hield een paar weken aan. Naumann liep rond met een stekker uit zijn hoofd en een draagbare computer in zijn rugzak, maar het kon hem niks schelen. In een restaurant kon hij plots weer zien welke tafels bezet waren, van 5 meter afstand. En waar hij moest afrekenen. "Letters kleiner dan 10 centimeter zag ik niet. Ook gezichten herkennen ging voor geen meter. Ik kon wel zien of iemand een hoed of een bril droeg, maar het kon evengoed mijn moeder, broer of een vreemdeling zijn. Dobelle zei: het wordt alleen nog maar beter. We gaan naar 500 of 1.000 elektroden in je brein. Maar ik was er niet zo zeker van of ik weer geopereerd wilde worden. De operatie was extreem pijnlijk."

Binnen een halfjaar ging het bergafwaarts. De lichtstipjes verloren kracht. Dobelle joeg steeds meer stroom door de bovenkamer van zijn patiënt, waardoor Naumann zwellingen in zijn hoofd, epileptische aanvallen en wondinfecties kreeg.

Cowboy

Roelfsema noemt Dobelle een inspirator, maar ook een cowboy. ,,Het is foute boel om je patiënten te onderwerpen aan een systeem, dat nog onvoldoende is getest." Zijn onderzoeksgroep heeft nu een implantaat ontwikkeld dat iets dieper het brein ingaat. Hierdoor kunnen ze veel preciezer de hersencellen prikkelen, die moeten helpen bij het zien.

De directeur wijst naar elders in het gebouw, waar een proefdierfaciliteit zit. Hier traint de 'toekomst' één a twee uur per dag. De apen zijn fit en hebben geen last van bijwerkingen, zegt hij. "We hebben ook de plicht goed voor ze te zorgen."

De apen krijgen 1.000 elektroden in het brein geplugd, maar zijn niet blind gemaakt. Ze worden getraind om een seintje te geven wanneer ze een lichtflits zien. Bewegen ze hun oog naar de juiste plek op het beeldscherm, krijgen ze een beetje appelsap als beloning. Eén aapje legde de testen al succesvol af.

Het computerprogramma dat de elektrodes aanstuurt moet straks zo worden aangepast dat het dier niet alleen lichtflitsen ziet, zoals Naumann in het begin, maar ook dingen kan herkennen zoals de letter A. Roelfsema: ,,Dat is nogal lastig. Je kunt een aap helaas niet vragen wat hij ziet. Daarom hebben we hem eerst het alfabet geleerd en proberen we hem via een keuzemenu de juiste letter aan te laten wijzen. Als dat lukt, zijn we al heel ver." Op een paar plekken ter wereld worden momenteel soortgelijke studies verricht om blinden weer te laten zien. "Maar ons onderzoek is het meest realistisch'', meent de directeur. ,,Het liefst zou ik dit systeem binnen vijf jaar uitproberen in een patiënt, maar dat vergt nog veel werk."

De Amsterdammers denken dat de prothese straks alleen werkt bij blinden die tot hun 10de ziend zijn geweest. Bij hen zijn de juiste hersenverbindingen aangelegd, die als het ware staan te trappelen om gebruikt te worden. Mensen die vanaf hun geboorte blind zijn gebruiken ditzelfde gebiedje in het brein voor andere functies. Bijvoorbeeld als werkgeheugen om woorden op te slaan.

Weer blind

Jens Naumann raakte na acht maanden definitief zijn zicht kwijt omdat zijn prothese er plots mee ophield. "Toen ik opnieuw blind werd, begreep niemand hoe erg ik dat vond. Mijn familie zei: je hebt toch een goede modus gevonden om hiermee te leven. Voor mij was het verschil gigantisch. Ik was terug bij af: leven in duisternis."

Voor de Canadees kwam het experiment te laat. Door de hardware die nog in zijn hoofd zit is het waarschijnlijk te riskant om in de toekomst deel te nemen aan de eerste experimenten bij blinden in Amsterdam. Maar diep in zijn hart wil hij het wel. "Ik ben nooit in staat geweest om mijn kinderen te zien leren lopen, spelen, vechten, lachen, whatever, alles wat kinderen doen. Het leven als blinde hoeft niet saai te zijn, maar je zult de wereld nooit ten volle ervaren als je niet kunt zien."