Een beroerte is één van de belangrijkste oorzaken van langdurige invaliditeit, waarbij grofweg tweederde van de overlevenden aanzienlijke beperkingen in handen en armen ervaart. Terwijl sommige mensen deze functie uiteindelijk terugkrijgen, leven velen met aanhoudende verlamming of zwakte. Epia Neuro, een onlangs gelanceerde startup uit San Francisco, wil meer patiënten met een beroerte helpen hun handfunctie terug te krijgen met een hersenimplantaat en een gemotoriseerde handschoen.
Het behoort tot een groeiend aantal bedrijven dat zich ontwikkelt brein-computerinterfacesapparaten die neurale signalen uit de hersenen lezen en deze vertalen in specifieke acties. De ruimte heeft de afgelopen jaren een enorme toestroom van investeringen gekend, onder meer die van Elon Musk Neuralink vorig jaar 500 miljoen dollar opgehaald en die van Sam Altman Labs samenvoegen kwam in januari uit stealth tevoorschijn met 252 miljoen dollar aan financiering.
Neuralink en anderen bouwen apparaten die mensen met ernstige motorische beperkingen de mogelijkheid geven een computer te besturen of met een digitale stem te spreken. De technologie van Epia is bedoeld om mensen te helpen hun eigen handen weer te bewegen.
“Deze patiënten hebben een zeer zwakke grip. Het is een veel voorkomend probleem”, zegt Michel Maharbiz, CEO van Epia en hoogleraar elektrotechniek en computerwetenschappen aan UC Berkeley. “Als je ze maar op een betrouwbare manier de grip terug zou kunnen geven, zouden er enorm veel dingen in hun dagelijks leven gebeuren.”
Verbeteringen in de handfunctie kunnen het verschil betekenen tussen zelfstandig kunnen aankleden of eten en afhankelijk zijn van constante zorg.
Het schijfvormige implantaat van Epia wordt in de schedel ingebracht en detecteert hersensignalen die verband houden met de intentie van een persoon om zijn hand te bewegen. Het implantaat zal worden gebruikt naast een gemotoriseerde handschoen met gripondersteuning die patiënten zullen dragen tijdens de revalidatie of thuis. Neurale signalen worden vertaald door AI-algoritmen en gecombineerd met gegevens van externe sensoren op de handschoen om grijpbewegingen te voorspellen en aan te sturen. Het systeem leert bepaalde hersensignalen en contextuele gegevens te associëren met de wens van een persoon om zijn hand te openen en te sluiten.
Het apparaat is gebaseerd op het idee van neuroplasticiteit, het vermogen van de hersenen om te veranderen en nieuwe verbindingen te maken. Tijdens een beroerte wordt de bloedtoevoer naar een deel van de hersenen onderbroken, waardoor de cellen van zuurstof worden uitgehongerd en kostbaar weefsel wordt beschadigd. Schade aan het motorische gebied van de hersenen kan verlamming en spierzwakte veroorzaken. Wanneer een persoon met verlamming probeert te bewegen, genereren zijn hersenen nog steeds signalen die verband houden met beweging, maar door de blessure kunnen deze signalen de spieren niet bereiken. Het implantaat van Epia verzamelt neurale signalen van een niet-gewond deel van de hersenen, bepaalt de intentie om te bewegen en zet deze intentie om in handbewegingen door de handschoen.
“We kunnen het systeem trainen om de bedoelingen van de gebruiker te leren kennen met betrekking tot de functie waarvoor hij probeert te compenseren”, zegt Maharbiz.
Herhaald gebruik van het systeem kan de neurale paden die verband houden met beweging versterken, waardoor iemand minder afhankelijk is van de handschoen.
“Veel hersencomputerinterfaces stellen een persoon in staat om op een computerscherm te typen of een robotarm te bewegen om een taak uit te voeren”, zegt David Lin, een intensive care-neuroloog en directeur van de Neuro-recovery Clinic in het Massachusetts General Hospital, die het bedrijf adviseert. “Dat is iets anders dan een revalidatieoplossing, waarbij het gebruik van dat apparaat op zichzelf leidt tot plasticiteit van de hersenen, of het veranderen van de hersenen en de verbindingen met het ruggenmerg, zodat zodra je de handschoen wegtrekt, de oorspronkelijke functie van de arm en hand beter wordt.”
Een van de hindernissen voor brein-computerinterfaces is schaalbaarheid. Deze apparaten moeten relatief eenvoudig te implanteren zijn, met weinig risico’s voor mensen om ze te willen krijgen. Neuralink probeert dit probleem te omzeilen door een robot te ontwikkelen die zijn BCI kan inbrengen. Een ander bedrijf, Synchronischheeft een stentachtig implantaat dat in het bloedvat wordt ingebracht in plaats van dat een hersenoperatie nodig is.
