In deze sectie schrijft Hiroki Yamashita, de oprichter van het webmediakanaal “Seamless,” dat artikelen publiceert over baanbrekend onderzoek in geavanceerde technologieën sinds 2014. Yamashita selecteert en legt innovatieve wetenschappelijke artikelen uit.
Recentelijk hebben onderzoekers van de Universiteit van Hongkong een preprint gepresenteerd met de titel “Guidewire-driven deployment of high density ECoG arrays for large area brain-computer interface,” waarin ze een techniek voorstellen die gebruik maakt van een minimaal invasieve benadering voor de plaatsing van elektroden op de oppervlakte van de hersenen.
Traditioneel vereiste de plaatsing van elektroden voor een brein-computer interface (BCI) een uitgebreide open schedeloperatie. Echter, deze nieuwe methode, aangedreven door een gidsdraad, kan elektroden via een opening van slechts 4 tot 8 mm invoeren.
Dit innovatieve apparaat bestaat uit een extreem dunne folie van slechts 21 μm dik, met 256 elektroden die strategisch zijn geplaatst op een oppervlakte van 2 cm². Het apparaat kan worden opgevouwen en via een klein gaatje worden ingebracht, waarna het zich over een oppervlakte van 4 cm² op de dura mater van de hersenen kan ontvouwen.
Tijdens de operatie wordt er een gat van 8 mm en drie gaten van 4 mm in de schedel gemaakt. Het opgevouwen apparaat wordt door het grotere gat geplaatst, en de gidsdraad, die aan de hoeken van het apparaat is bevestigd, wordt via de drie kleinere gaten getrokken. Door aan deze draad te trekken, wordt het apparaat op de dura mater van de hersenen geplaatst. De procedure maakt gebruik van standaard neurosurgeons instrumenten en duurt ongeveer twee uur.
De onderzoeksteams hebben bewijs geleverd met behulp van beagle honden, waarbij ze de elektrodenmatrix in de auditieve cortex hebben geïmplanteerd. Ze hebben hersenactiviteit gemeten terwijl de honden verschillende frequenties van geluiden (100 Hz, 1000 Hz, en 10.000 Hz) hoorden. De resultaten toonden duidelijk verschillende patronen van neurale activiteit voor elke frequentie aan. Door machine learning toe te passen op de neurale signalen, kon men met meer dan 80% nauwkeurigheid bepalen welke geluidsgolven de honden hoorden.
De voordelen van deze techniek zijn evenredig aan de aanzienlijke vermindering van de invasiviteit van de operatie. In tegenstelling tot traditionele open schedeloperaties, die leiden tot hoge risico’s op hersenzwelling, ontsteking, en infecties, minimaliseert deze nieuwe methode deze risico’s door gebruik van een klein gat. Experimentele resultaten toonden aan dat de honden de volgende dag al weer normaal konden functioneren, en diverse MRI-scans bevestigden dat er geen veranderingen in de hersenstructuur waren zichtbaar, zowel direct na de operatie als twee weken later.
Als deze technologie wordt geïmplementeerd in de praktijk, zijn er veelbelovende toepassingen in de gezondheidszorg te verwachten. Denk hierbij aan de ontwikkeling van nieuwe gehoorhulpmiddelen voor mensen met gehoorverlies die geen gebruik kunnen maken van traditionele gehoorapparaten, de realisatie van BCIs die machines enkel door gedachten kunnen bedienen en de nauwkeurige detectie en behandeling van epileptische aanvallen, onder andere mogelijkheden.
