Herstel van gezichtsvermogen door elektrische stimulatie

In een nieuw onderzoeksproject willen wetenschappers van het Nederlands Herseninstituut en de Radboud Universiteit samen met vijf andere Europese organisaties het gezichtsvermogen van blinden herstellen door middel van elektrische stimulatie van de hersenen. Het project wordt gecoördineerd door de Universiteit van Zürich en door de Europese Unie ondersteund met 4 miljoen euro.

Verschillende teams van zeven Europese universiteiten en onderzoeksinstellingen met expertise op het gebied van kunstmatige neurale netwerken en ‘deep learning’, hersenonderzoek, materiaalkunde, en het ontwerp van microsystemen, gaan technologie ontwikkelen om blinden een rudimentaire vorm van zien terug te geven. Dit zal worden gedaan door middel van elektrische stimulatie van de visuele hersenschors, een belangrijk hersengebied voor het zien.

Nieuwe technologische doorbraken

Het doel van het project is het ontwikkelen van een prothese met duizenden elektroden die worden aangedreven door camerabeelden via een computer. “We streven naar een prothese met meer dan duizend elektroden, die vele jaren, zelfs decennia zal blijven werken”, legt Pieter Roelfsema, projectleider en directeur van het Nederlands Herseninstituut, uit. “De huidige systemen stimuleren slechts een klein aantal hersencellen en hebben een levensduur van slechts enkele maanden tot een jaar.”

Roelfsema is ervan overtuigd dat het project zal slagen: “We hebben een sterk team met internationale partners die diverse relevante expertises vertegenwoordigen. Ik verwacht veel van dit team, dat nieuwe technologische doorbraken zal bereiken, zodat een aantal gevolgen van blindheid zullen verbeteren”.

Innovatie tot stand brengen

In het project staat innovatie centraal. Om stimulatie van zenuwcellen in de hersenen mogelijk te maken zijn dunne, flexibele elektroden nodig waarmee weefselschade tot een minimum beperkt blijft. Daarnaast moet zowel de coating van de elektroden worden verbeterd en moeten er nieuwe microchips worden ontwikkeld.

Doorbraken worden ook verwacht als het gaat om kunstmatige neurale netwerken die getraind zijn met ‘deep learning’. De netwerken sturen alleen de meest relevante visuele informatie van een camera door naar de hersenen. Hierdoor kan een blind persoon objecten en gezichtsuitdrukkingen herkennen en door onbekende omgevingen navigeren.

Het creëren van duurzame elektroden

Bij het Nederlands Herseninstituut zal gewerkt worden aan het ontwikkelen en testen van een nieuwe generatie flexibele elektroden die een toekomstige blinde gebruiker misschien wel tientallen jaren kan gebruiken. Het team van Pieter Roelfsema en Xing Chen zal samen met de projectpartners de elektroden grondig testen op proefdieren ter voorbereiding op de introductie in de kliniek.

“Onze resultaten zijn niet alleen van toepassing zijn op visuele protheses, maar kunnen mogelijk ook verbeteringen op het vlak van andere hersenprothesen mogelijk maken omdat ze een langdurige implantatie mogelijk maken,” zegt Xing Chen, post-doc onderzoeker bij het Nederlands Herseninstituut.

Financiering

Het project is gefinancierd in het kader van Horizon 2020. Met Horizon 2020 willen de Europese Commissie en de Nederlandse overheid wetenschap en innovatie stimuleren in het bedrijfsleven en de academische wereld. Zo kunnen zij het concurrentievermogen van Europa vergroten. Daarnaast willen zij het bedrijfsleven en de academische wereld uitdagen om samen oplossingen te bedenken voor maatschappelijke vraagstukken die in heel Europa spelen.

Het verkrijgen van financiële steun van de Europese Unie vereist excellente wetenschap op innovatieve en veelbelovende interdisciplinaire onderzoeksgebieden die nieuwe en relevante ideeën opleveren voor het bedrijfsleven en de samenleving. Het internationale project Neural Active Visual Prosthetics for Restoring Function (NeuroViPeR) voldoet aan al deze criteria en heeft een EU-onderzoekssubsidie van in totaal 4 miljoen euro voor vier jaar ontvangen. Het project gaat van start op 1 september 2020.

De zeven partners van het project

Het internationale project Neural Active Visual Prosthetics for Restoring Function (NeuraViPeR) brengt wetenschappers van de Universiteit van Zürich (Zwitserland), de Universiteit van Freiburg (Duitsland), het Nederlands Herseninstituut – KNAW, de Radboud Universiteit (Nederland) en de Miguel Hernández Universiteit van Elche (Spanje) samen. Het Vlaamse onderzoeksinstituut IMEC/IMINDS en het Nederlandse bedrijf Phosphoenix zijn ook betrokken bij het project, met een totaalbudget van 3.999.681 euro.