Kind met elektroden op het hoofd

Hersenspoeling verhelpt je ergste angst

Inlichtingendiensten zoeken al heel lang naar de sleutel tot hersenspoeling. Maar wetenschappers zijn ze vóór en spoelen met scanners en kunstmatige intelligentie angst en pijn uit de hersenen.

Inlichtingendiensten zoeken al heel lang naar de sleutel tot hersenspoeling. Maar wetenschappers zijn ze vóór en spoelen met scanners en kunstmatige intelligentie angst en pijn uit de hersenen.

Jan-Peter Kasper/Picture-Alliance/Ritzau Scanpix/Lotte Fredslund & Shutterstock

Twee jaar nadat de Canadese verpleegkundige Esther Schrier haar drie weken oude baby verloor, werd ze opnieuw zwanger. Maar de zwangerschap was geen gelukkige tijd voor de jonge vrouw.

Ze leed aan depressies en werd in 1960 opgenomen in het psychiatrisch ziekenhuis Allan Memorial Institute in Montreal bij de befaamde psychiater Donald Ewen Cameron. Wat ze niet wist, was dat de dokter op de loonlijst stond van de Amerikaanse inlichtingendienst, de CIA.

Via het ultrageheime project MK-Ultra trachtte de CIA methoden te ontwikkelen om de persoonlijkheid van mensen af te breken, zodat ze gewillig geheimen zouden delen of geherprogrammeerd konden worden om voor de inlichtingendienst te werken. Cameron moest daarbij helpen – en Esther Schrier was slechts een van zijn vele proefkonijnen, geronseld onder de patiënten van het ziekenhuis.

Esther Schrier

Door de experimenten van de CIA kon de zwangere Esther Schrier soms niet opstaan, spreken of haar eigen man herkennen.

© Lloyd Schrier

De nietsvermoedende patiënten kregen grote doses medicatie toegediend, waarmee ze een maand lang in een coma-achtige slaap kwamen, slechts onderbroken door drie maaltijden per dag en toiletbezoeken. Tweemaal per week kregen ze krachtige stroomstoten, en via een koptelefoon kregen ze tot 20 uur per dag dezelfde berichten te horen.

Esther Schrier en de andere proefpersonen waren inderdaad psychologisch gebroken, maar konden niet worden geherprogrammeerd, en project MK-Ultra eindigde in een vernedering voor de CIA.

Wat de CIA toen niet lukte, zijn wetenschappers nu wel aan het verwezenlijken. De oude methoden zijn vervangen door hersenscanners en kunstmatige intelligentie die gedachten leest en hersennetwerken omlegt.

En het doel is gelukkig ook veranderd. Wetenschappers willen hersenspoeling nu gebruiken om zowel geestelijke als lichamelijke aandoeningen te behandelen, zoals posttraumatische stressstoornis, depressie, pijn en blindheid.

Hersenspoeling herbedraadt de hersenen

Alle vormen van hersenspoeling – met kwade of goede bedoelingen – berusten op het vermogen van de hersenen om de neurale paden te veranderen door zenuwsignalen om te leiden.

Telkens als je iets nieuws leert of een herinnering opslaat, komt de nieuwe informatie terecht in een netwerk van zenuwcellen. Als je bijvoorbeeld bang bent voor slangen, zal er een sterk netwerk bestaan tussen het visuele centrum, dat de slang opmerkt en herkent, en de amygdala, een hersencentrum dat het gevoel van angst creëert.

Hersenspoeling kan de band tussen slang en angst verzwakken door signalen van het visuele centrum ergens anders heen te leiden dan naar de amygdala. Dan zal het zien van een slang niet langer paniek veroorzaken.

De belangstelling voor hersenspoeling is vaak groot bij inlichtingendiensten en totalitaire regimes, die graag de hersenen van vijanden zouden herprogrammeren.

Hypnotiseur
© Shutterstock

CIA hersenspoelde mensen 20 jaar lang

De CIA probeerde tussen 1953 en 1973 in het diepste geheim honderden mensen te hersenspoelen. De resultaten zijn onzeker, maar niets duidt erop dat hun missie is geslaagd.

Tegenwoordig heeft de belangstelling voor hersenspoeling zich uitgebreid naar de geneeskunde, omdat wetenschappers nu weten dat veel ziekten wortelen in het netwerk van hersenverbindingen.

Een veelbelovende methode in de moderne versie van hersenspoeling is DecNef: gedecodeerde neurofeedback. Het komt erop neer dat patiënten hun hersenverbindingen zodanig moeten heroriënteren dat hun denk- of handelingspatronen op een gewenste manier veranderen.

De Japanse biofysicus Mitsuo Kawato bewees dat het mensen bij deze techniek letterlijk rood voor de ogen kan worden.

Een traditioneel gesprek met een therapeut beoogt hetzelfde, maar met DecNef hoeft de patiënt niet te weten wat de onderzoeker wil bereiken. Tijdens de behandeling, onder meer met een fMRI-scanner en een computerprogramma op basis van kunstmatige intelligentie (AI), is de patiënt zich er helemaal niet van bewust waar de onderzoeker het gedachtepatroon heen beweegt.

Een van de pioniers van DecNef is de Japanse biofysicus Mitsuo Kawato. Zijn eerste grote doorbraak kwam in 2016, toen hij bewees dat het mensen bij deze techniek soms letterlijk rood voor de ogen wordt.

Herprogrammering van de hersenen

Mitsuo Kawato liet zijn proefpersonen naar een reeks rode, groene en grijze vormen op een scherm kijken terwijl ze in een fMRI-scanner lagen. De scanner mat hun hersenactiviteit, en met behulp van AI kon een computer activiteitenpatronen decoderen die met een bepaalde kleur verband hielden.

Daarna begon een proces van drie dagen waarin mensen een grijze figuur met een cirkel in het midden te zien kregen, terwijl de scanner opnieuw de hersenactiviteit mat. Deze keer moesten ze proberen de cirkel te laten groeien via denkkracht, en werd hun een geldprijs beloofd als ze daarin slaagden.

Wat de proefpersonen niet wisten, was dat de cirkel op het scherm groter werd naarmate hun hersenactiviteit sterker overeenkwam met het activiteitenpatroon dat met de kleur rood verband houdt. Dus hoe meer overeenkomst, hoe groter de cirkel werd. De proefpersonen werden steeds beter in deze taak, maar hadden niet door dat de cirkel groter werd met hun gedachte aan de kleur rood.

Na de drie dagen werden ze verlost van het experiment. Op de vraag welke kleur de grijze figuur op het scherm had, antwoordden de proefpersonen nu vaak: ‘rood’.

De combinatie van een hersenscanner, AI en de belofte van financieel gewin kan er bijvoorbeeld voor zorgen dat patiënten met posttraumatische stress hun perceptie van nare ervaringen veranderen.

MRI-scanner
© Shutterstock & Lotte Fredslund

1. Scanner meet trauma

De patiënt ligt in een fMRI-scanner en concentreert zich op een traumatische herinnering. De scanner registreert welke hersendelen actief zijn, waardoor bijvoorbeeld sterke angstgevoelens heersen. De resultaten gaan naar een computer.

Hersenscans op de computer
© Shutterstock & Lotte Fredslund

2. Computer vindt weg naar doel

Met behulp van AI berekent de computer het verschil tussen de huidige hersenactiviteit van de proefpersoon en het gewenste activiteitspatroon. Het doel kan bijvoorbeeld een patroon zijn waarin de angst getemperd is.

MRI-scanner
© Shutterstock & Lotte Fredslund

3. Bonus leidt gedachten om

De persoon wordt een geldprijs beloofd als hij een cirkel op een scherm kan laten groeien door denkkracht. De cirkel groeit alleen als de persoon de gewenste hersenactiviteit nadert, zodat hij zijn hersenen onbewust die kant op dwingt.

Kawato had de hersenen van zijn proefpersonen zo gemanipuleerd dat ze een kleur zagen die er helemaal niet was. En toen hij drie of vijf maanden later vroeg naar de kleur van de grijze figuur, zagen de proefpersonen die nog steeds als rood. De nieuwe hersenverbindingen die door de methode waren gecreëerd, bleven dus lang bestaan.

Het experiment is misschien verontrustend (en zou in de jaren 1960 ongetwijfeld de belangstelling van de CIA hebben gewekt), maar toont ook aan dat de DecNef-techniek aandoeningen kan behandelen die het gevolg zijn van specifieke verbindingen tussen hersencentra. En Kawato heeft al succes gehad bij het helpen van mensen met een ernstige fobie voor slangen of spinnen.

Slangen omzeilen angstcentrum

In een experiment uit 2018 mat Mitsuo Kawato de hersenactiviteit van een groep gezonde mensen terwijl ze keken naar foto’s van dieren als slangen, spinnen en vlinders. Kawato richtte zich met name op de temporale kwabben van de proefpersonen, die onder andere zenuwsignalen uitwisselen met het angstcentrum van de hersenen, de amygdala.

Op basis van de hersenactiviteit van alle proefpersonen zag de onderzoeker een gedetailleerd patroon van zenuwcellen die in de temporale kwabben actief werden bij het zien van bijvoorbeeld een slang.

Het doel van het experiment was dat de bange proefpersonen de aanblik van de dieren onbewust met iets positiefs gingen associëren.

Kawato rekruteerde vervolgens een groep proefpersonen met een fobie voor slangen of spinnen die zo ernstig was dat er sprake was van een psychische stoornis. De fobische mensen werden in een fMRI-scanner geplaatst en kregen, net als bij Kawato’s eerdere experimenten, een geldprijs als ze een cirkel groter konden maken door denkkracht.

De proefpersonen wisten niet dat het experiment hun fobie zou genezen, of dat de cirkel op het scherm alleen groter werd wanneer hun hersenactiviteit het patroon benaderde dat gezonde mensen hebben als ze enge dieren zien.

Het doel van het experiment was dat de bange proefpersonen de aanblik van de dieren onbewust met iets positiefs gingen associëren.

Slang

2 à 3 procent van de bevolking is zo bang voor slangen dat de angst hun geestelijke gezondheid aantast. In dit geval wordt de fobie beschouwd als een angststoornis.

© Shutterstock

Nadat zij de taak hadden volbracht, werden de reacties van de proefpersonen op slangen en spinnen onderzocht. Vóór het experiment kregen ze bij het zien van de dieren klamme handpalmen en sterke signalen tussen de temporale kwabben en de amygdala. Na het experiment waren deze beide angstreacties sterk verminderd. De fobie was uit de hersenen verdwenen omdat de onderzoekers de signaalwegen van de hersenen rond de amygdala hadden omgeleid.

Volgens Kawato kan de methode beter blijken te werken dan traditionele behandelingen, juist omdat de patiënten niet weten wat er tijdens de procedure gebeurt. Waren ze zich daar wel bewust van geweest, dan zou hun bewustzijn wellicht afweermechanismen in werking hebben gesteld die de doeltreffendheid van de behandeling zouden hebben verminderd.

Na Kawato’s veelbelovende resultaten zijn andere onderzoekers verder gaan werken met DecNef, zoals de Britse neuroloog Ben Seymour, die de techniek in 2020 gebruikte om pijnsignalen in de hersenen van zijn proefpersonen af te zwakken.

Ondanks de vorderingen spelen de experimenten met DecNef zich tot dusver op kleine schaal af wegens het geringe aantal proefpersonen om mee te werken. Minder mensen betekent minder gegevens die de computer kan gebruiken om de precieze activiteitspatronen in verband met bepaalde gedachten te identificeren. Daarmee is DecNef nog niet erg verfijnd.

Maar er wordt aan gewerkt. In 2021 zette Kawato een grote, openbare database op waarin metingen van experimenten worden verzameld. Die kunnen andere onderzoekers gebruiken om de AI van de computer te voeden en preciezer in te grijpen in de hersenactiviteit.

Magneten trekken goed humeur aan

DecNef is lang niet de enige methode om de hersenactiviteit van mensen te manipuleren ten dienste van hun gezondheid. Een van de meest succesvolle heet transcraniële magnetische stimulatie, TMS, en doet denken aan de experimenten van de CIA met elektromagnetische straling door de hersenen.

De techniek is vrij eenvoudig uit te voeren en, in tegenstelling tot de wrede versie van de CIA, kennelijk ongevaarlijk.

Een elektromagneet wordt op de hoofdhuid geplaatst en zendt pulsen van een krachtig magnetisch veld naar de hersenen. Het magnetisme verandert de elektrische activiteit van zenuwcellen, maar kan, in tegenstelling tot DecNef, geen nauwkeurig vooraf bepaalde patronen van hersenactiviteit tot stand brengen – de methode is beperkt tot het verhogen of verlagen van hersenactiviteit in een bepaald gebied.

Ondanks deze beperking werkt de methode zeer goed bij het bestrijden van bijvoorbeeld depressie, en patiënten hebben er al jaren baat bij.

Elektroshock
© Carla Gottgens/Bloomberg via Getty Images

Drie methoden spoelen ziekte uit de hersenen

Pijn, depressie en talloze andere kwalen wortelen in de hersenen. Door de hersenactiviteit te manipuleren, kunnen wetenschappers mogelijk de zenuwcellen uit de greep van de aandoeningen halen.

Depressieve mensen hebben meestal abnormale hersenactiviteit in de zogeheten DLPFC in de frontale kwab, maar door dit hersengebied gedurende een maand vijf keer per dag met TMS te behandelen, kunnen bij één op de drie patiënten de symptomen blijvend worden verlicht.

In 2019 toonden Chinese en Canadese onderzoekers ook aan dat parkinsonpatiënten gebaat kunnen zijn bij TMS. Ze stuurden 14 dagen lang 20 minuten per dag impulsen naar een van de bewegingscentra van de hersenen, waardoor de patiënten veel vloeiender en niet meer zo schokkerig bewogen als vóór de behandeling.

De reden voor het succes van de methode is waarschijnlijk dat de herhaalde impulsen gunstige zenuwverbindingen tot stand brengen die ook na de behandeling blijven bestaan. Zo vervangt een nieuw patroon van hersenactiviteit het oude patroon dat de trillingen veroorzaakte.

Lasers creëren een hersenhologram

DecNef en TMS zijn min of meer klaar voor gebruik. Iets verder in de toekomst ligt een derde variant van hersenspoeling, die mogelijk de hersenactiviteit nog veel gedetailleerder kan sturen dan de andere twee. Dit kan een doeltreffende behandeling worden voor psychische ziekten of zelfs blindheid, maar de toepassing kan ook wat sinister zijn.

De methode werd getest in 2018, toen de Amerikaanse neurobioloog Hillel Adesnik een groep laboratoriummuizen zodanig genetisch manipuleerde dat hun hersencellen een zenuwsignaal afvuurden wanneer ze door een laser werden geraakt.

Adesnik boorde vervolgens een gat in de schedel van de muizen en bracht een glazen venstertje in de hersenen aan. Door laserlicht door het glas te laten schijnen, creëerde hij een 3D-patroon van lichtgevende stippen – een hologram – in de hersenen van de muizen, waarmee een nauwkeurig gedefinieerd patroon van hersenactiviteit ontstond.

Elk lichtpuntje activeerde een hersencel, en het patroon van lichtpuntjes kon 300 keer per seconde worden veranderd, waardoor de onderzoeker bijna totale controle kreeg over de neurale signalen in de muizenhersenen.

Muis met laser door de kop

Door laserlicht door een gaatje in de schedel van een muis te sturen, kunnen onderzoekers zenuwcellen activeren en zo de hersenactiviteit sturen.

© K. Deisseroth/Deisseroth Lab

Adesnik en zijn collega’s activeerden zenuwcellen in hersengebieden die het zicht, de tastzin en de beweging van het lichaam regelen. Maar ze slaagden er niet in om de dieren te laten reageren of hun gedrag te veranderen. Waarschijnlijk kennen de onderzoekers de complexe patronen van hersenactiviteit nog niet die bepaalde gedragingen of zintuiglijke input teweeg kunnen brengen.

Maar daar komt verandering in. Verschillende grote onderzoeksprojecten, zoals het ambitieuze International Brain Initiative, bekijken hoe de activiteit van afzonderlijke hersencellen gekoppeld is aan een gedachte of een specifiek gedrag.

Hoewel Adesniks methode zeer ingrijpend is – het genetisch modificeren van hersencellen en het boren van een gat door de schedel – kan die ook op mensen worden toegepast. De behandeling zal bijvoorbeeld positieve emoties kunnen oproepen bij depressieve mensen of beelden in de hersenen van blinden. Maar ze zou ook de gedachten en bewegingen van mensen tot in detail kunnen beheersen.

En als de lasers worden ingeplant en voorzien van een ontvanger, is het in principe mogelijk mensen op afstand te besturen als robots – een mogelijkheid die de deur opent naar een angstaanjagende en dystopische toekomst die niet ver afstaat van wat de CIA trachtte te bereiken met het project MK-Ultra.