bron: Anqi Zhang, Stanford University

Micro-tech in brein

Wetenschap meet activiteit enkele hersencel, zonder chirurgie

Amerikaanse wetenschappers zijn erin geslaagd, apparatuur ter grootte van één haar in de bloedbaan van het brein van een rat te brengen. Om daar de activiteit van één enkele neuron te meten. De techniek betekent een doorbraak in de levensverbetering van grote groepen patiënten.

Op de foto hierboven zie je hoe dit eruitziet op microscopisch niveau. Je ziet een paar neuronen (de blauwe cellen) en het gele meetinstrument in het adertje dat er langs loopt. Het instrument is MEV of micro-endovasculair. De grijze tube of tunnel is een microkatheter die met een zoutoplossing in de bloedbaan is gebracht en het MEV apparaatje op zijn plek bracht.

Micro-technologie toegepast in de hersenen

De techniek zelf is niet nieuw. Brain-Machine interface (of Brain-Computer interface, zoals vaker gezegd in Nederland en België) is een techniek waarbij de hersensignalen worden gemeten en door een computer worden vertaald in acties. Die technologie, die bijvoorbeeld aan de universiteit van het Belgische Leuven wordt ontwikkeld, is dusdanig ver dat het reeds in staat is een pijl op een computerscherm te laten bewegen naar links of naar rechts. Puur door hieraan te denken. BCi is belangrijk om patiënten te helpen, hun lichaam te besturen in geval van verlamming of protheses.

bron: Pixabay.com

De EEG kan de activiteit van groepjes neuronen nauwkeurig meten. Maar de activiteit van 1 neuroontje, zonder chirurgie? Dat kan alleen in de nieuwste doorbraak in BCi.

Maar zelfs voor Leuvense begrippen is deze toepassing van BCi bijzonder. En we hebben wat cijfers en vergelijkingen nodig om je een beeld te kunnen geven van de schaal waarop BCi nu blijkbaar kan worden toegepast. Te beginnen met het meten van de activiteit van één enkele neuron. Zelfs de beste EEG’s kunnen dit niet. Die legt de activiteit vast van een paar duizend neuronen. Dat klinkt misschien niet nauwkeurig, maar voor de goede orde: in de hersenen alleen al hebben we 86.000.000.000 neuronen, dus 86 miljard. De activiteit van “slechts” een paar duizend kunnen meten, is dus al een sterk staaltje.

Baanbrekende ontwikkeling in BCi

Laat staan één enkele zenuwcel. Die is gemiddeld maar zo’n 4 micrometer groot. (Een micron of micrometer is één duizendste deeltje van een millimeter, dus 0,001 mm). Normaal gesproken, zou je zeggen dat hier een operatie voor nodig is, om de meetapparatuur direct in het brein aan te brengen. Maar dat is ongunstig. Zo’n operatie komt met vele risico’s waaronder ontstekingen in de hersenen en dat is niet zo gek ook, als we in het diepst van onze kwabben gaan zitten boren en snijden.

bron: Pexels: Cottonbro Studio

Techdroom of realiteit? Met je hersenen ook je kunst-ledematen kunnen aansturen.

Dan de volgende stap: hoe krijg je zulke gevoelige apparatuur, zo diep de hersenen in? Dat hebben de wetenschappers gelapt door het instrumentje zó klein te maken, dat het in de bloedbaan in de hersenen kan worden getransporteerd. Met een micro-catheter wordt het instrument door de fijne vaten van het brein geleid. Haarfijn mag je hier letterlijk nemen. Een haar is tussen de 40 en 120 micron dik en de gebruikte apparatuur ook, namelijk minder dan 100 micron. Is het apparaat eenmaal op de plek van bestemming, dan zet het uit en kan het zijn werk gaan doen.

De research vond plaats onder leiding van de jonge vrouwelijke wetenschapper Anqi Zhang aan Stanford University, Verenigde Staten. Zij verzorgde ook de afbeelding die je bovenaan het artikel ziet.

Gepubliceerd op 20 juli 2023

Bron: Ultra-flexible endovascular probe records deep-brain activity in mice, without surgery, Stanford Universiteit Verenigde Staten