Onderzoek Nature Communications

Deze chip bootst een menselijke zenuwcel na

Epilepsie of hartfalen bestrijden met een geïmplanteerde chip, die de taak overneemt van beschadigde zenuwen. Wetenschappers zetten een eerste voorzichtige stap naar dat sciencefiction-achtige scenario.

De chip met daarop nagebouwde zenuwcellen. Beeld University of Bath

Door ouderdom of ziekte sterven zenuwcellen af en kunnen ze geen elektrische signalen meer doorgeven. Dat kan leiden tot problemen in de aansturing van spieren, zoals het hart. Als cellen eenmaal zijn afgestorven kunnen ze hun functie niet meer terugkrijgen. De studie, van onder meer de Universiteit van Bath, kan daar mogelijk verandering in brengen. Wetenschappers presenteren in Nature Communications een kunstmatige zenuwcel. ‘Die zou kunnen worden geïmplanteerd als een soort minipacemaker’, zegt hoofdonderzoeker Alain Nogaret aan de telefoon vanuit Engeland.

Menselijke zenuwcellen geven boodschappen door aan andere zenuwen en aan spieren via kleine stroomstootjes. Die stroomstootjes ontstaan doordat de cel afwisselend geladen natriumdeeltjes en kaliumdeeltjes in- en uitpompt. Er groeit een spanningsverschil tussen de binnenkant en de buitenkant van de cel, waardoor een stroompje gaat lopen. De tijdsduur van dat stroompje, het moment waarop de geladen deeltjes de cel in- en uitgaan, en hoe goed de geleiding van die stroompjes is, valt te beschrijven met een serie wiskundige formules. 

Het onderzoeksteam uit het verenigd Koninkrijk, Zwitserland en Nieuw-Zeeland gebruikte die wiskundige beschrijvingen om een chip kleiner dan een muntstuk te bouwen met daarop een elektrisch circuit. Vervolgens vergeleken ze elektrische metingen van echte zenuwcellen met die van de nieuwe chip. En ja hoor, de kunstmatige zenuwcel reageerde vrijwel hetzelfde als een echte.

Patiënten

Het onderzoek naar de toepassing bij patiënten staat nog in de kinderschoenen, maar het principe lijkt te werken bij ratten met hartfalen, zoals de onderzoekers vorige maand al aantoonden. Ze verstoorden het hartritme bij ratten en implanteerden vervolgens een elektrode die de zenuwpulsen nabootst. Daarmee konden ze de hartfunctie met 20 procent verbeteren.

Pieter Roelfsema, hoogleraar bij het Nederlands Herseninstituut in Amsterdam, en niet betrokken bij de kunstmatige zenuwcel, vindt het een mooi onderzoek. ‘Maar het nut van deze chip voor een implanteerbare pacemaker voor de hersenen vergt meer werk hoor’, reageert hij. Volgens Roelfsema kan de chip de stroompjes in een zenuwcel goed nadoen, maar het grootste probleem is dat je die wel moet aansluiten op andere zenuwcellen in de hersenen, zodat die de signalen oppikken. 

Zo’n verbinding is volgens Roelfsema nog in ontwikkeling. ‘Daar wordt wel onderzoek naar gedaan, maar het lichaam vormt bindweefsel rond de draadjes, waardoor die steeds minder goed werken. De studie van Nogaret en collega’s is interessant omdat de stroompjes van zenuwcellen in deze mate van detail nog niet eerder zijn nagebouwd op een chip, maar deze chip zal voorlopig nog geen patiënten redden’.

Je brein uploaden naar de cloud: ‘een ijdele droom’ of binnenkort werkelijkheid?

Voor het eerst menselijke hersenen gekweekt die hersengolven afgeven: gekweekt brein vertoont elektrische activiteit 

Implantaten uit de 3D-printer laten Utrechtse patiënt weer lopen: print helpt bij zeldzame aandoening 

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden