Onderzoekers implanteren hersencellen

Elektroden die met stroomstootjes de hersenen stimuleren, worden in de toekomst mogelijk vervangen door levende zenuwcellen die op licht reageren. In nieuwe experimenten zijn de cellen in rattenhersenen ingebracht.

Elektroden die met stroomstootjes de hersenen stimuleren, worden in de toekomst mogelijk vervangen door levende zenuwcellen die op licht reageren. In nieuwe experimenten zijn de cellen in rattenhersenen ingebracht.

Shutterstock

Voor het eerst hebben onderzoekers elektroden gemaakt van levende zenuwcellen en deze geïmplanteerd in de hersenen van ratten.

Het is een heel nieuwe methode om verschillende delen van de hersenen te stimuleren en te onderzoeken.

Onderzoekers ontwerpen levende elektroden van lichtgevoelige zenuwcellen. In de hersenen ingebracht kunnen ze specifieke gebieden activeren met behulp van lichtgevende chips.

© Dayo O. Adewole et al./BioRxiv & Shutterstock

Elektroden in de hersenen hebben verschillende doeleinden. Zo kunnen stroomstootjes symptomen verlichten bij parkinson- en epilepsiepatiënten, en onderzoekers kunnen met behulp van de elektroden hersenfuncties in kaart brengen.

De traditionele metalen elektroden worden vaak afgestoten door het immuunsysteem van patiënten, en de stroomstootjes treffen niet altijd alleen de beoogde cellen.

Levende elektroden zijn nauwkeuriger

Met de nieuwe elektroden werkt dit preciezer. Onderzoekers van de University of Pennsylvania in de VS maakten ze met behulp van genetisch gemanipuleerde zenuwcellen die op licht reageren.

10.000 cellen werden gekweekt aan het uiteinde van buisjes van 0,3 millimeter doorsnee, die bestaan uit een biologisch afbreekbare gel. Uitlopers van de cellen, axonen, groeiden nu door de buisjes heen, en zodra ze aan de andere kant kwamen, waren de cellen klaar voor implantatie.

© Ken Ikeda Madsen & Shutterstock

Levende elektroden activeren hersenen

Onderzoekers kunnen nu lichtgevoelige zenuwcellen kweken en er bepaalde hersengebieden mee stimuleren.

Elektroden groeien uit

De onderzoekers maken de elektroden van genetisch gemanipuleerde zenuwcellen die op licht reageren. De cellen worden op het uiteinde van een buisje geplaatst met een gel waarin de uitlopers van de cellen, axonen, groeien.

Cellen worden met elkaar verbonden

Het buisje wordt in de hersenschors ingebracht en de axonen vormen verbindingen met de dichtstbijzijnde hersencellen: die aan het andere uiteinde van het buisje.

Licht activeert de cellen

De onderzoekers kunnen nu de cellen diep in de hersenschors activeren door de elektrodecellen te verlichten met ledlampjes op een microchip.

De onderzoekers plaatsten de buisjes in de hersenschors van ratten en lieten de axonen verbindingen vormen met de hersencellen. Toen ze de zenuwcellen belichtten, activeerden ze precies de hersencellen aan de andere kant van de buisjes.

Door de lengte van de buisjes te variëren, selecteren onderzoekers het gebied diep in de hersenschors dat ze willen stimuleren.

Verbinding hersenen en computer

De technologie kan leiden tot een betere communicatie tussen hersenen en computers, omdat de signalen ook de andere kant op kunnen: van hersencellen naar de gemanipuleerde zenuwcellen. Dat kan patiënten met verlamming helpen om computers en prothesen te besturen.