ERC Advanced Grant om hersenactiviteit 'real time' in beeld te brengen

Prof.dr. Frans van der Helm van de TU Delft heeft samen met prof.dr. Gert Kwakkel van VU medisch centrum een ERC Advanced Grant van de Europese Onderzoeksraad (European Research Council) ontvangen. De onderzoekers gaan met de subsidie van 3,5 miljoen euro een nieuwe methode ontwikkelen voor het nauwkeurig vastleggen van hersenactiviteit in plaats en tijd. In de toekomst kunnen bijvoorbeeld mensen die herstellen van een hersenbloeding hierbij gebaat zijn.
De Delftse onderzoeksgroep Biomechatronics and Biorobotics van Frans van der Helm werkte afgelopen jaar met succes aan een pilotexperiment voor een nieuwe 4D-methode om hersenactiviteit in beeld te brengen. 4D of vierdimensionaal wil zeggen dat de hersenactiviteit niet alleen in plaats (3D), maar ook in de tijd is te volgen.
Van der Helm: ‘Met de Advanced Grant gaan we deze nieuwe technologie, samen met VU medisch centrum, verder ontwikkelen. Ons eerste doel is te komen tot een nieuwe tool voor het vastleggen van hersenactiviteit in relatie tot bepaalde motorische activiteit. We willen toe naar een zeer hoge meetnauwkeurigheid in tijd en plaats, bijvoorbeeld elke milliseconde en ongeveer twee millimeter.’
Van der Helm en Kwakkel bereiken deze hoge nauwkeurigheid via EEG (elektro-encefalografie). Normaal gebruiken medici en onderzoekers fMRI-scans om hersenactiviteit in beeld te brengen. fMRI-scans leggen de bloedstroom naar bepaalde hersengebieden vast, maar die treedt pas twee tot vijftien seconden op nadat de hersenactiviteit heeft plaatsgevonden.
4D-EEG meet niet de bloedstroom, maar legt de elektrische signalen in de hersenen rechtstreeks vast. De nieuwe techniek moet inzichtelijk maken hoe het signaal zich door de hersenen voortplant. ‘We verwachten dat de nieuwe 4D-EEG methode een doorbraak wordt ten opzichte van de oude fMRI’s’, zegt Van der Helm.
Het project van Van der Helm en Kwakkel richt zich op de samenhang tussen motorische activiteit en hersenactiviteit. Ze gebruiken robots die tijdens het meten in de hersenen continu wisselende krachten op bepaalde gewrichten van de patiënt uitoefenen. Deze krachten wekken via de sensoren in de spieren en via het ruggenmerg hersensignalen op die zich langs bepaalde paden door het brein voortplanten. Deze signalen leiden weer tot aansturing van de spieren en aanpassingen van de reflexsterkte, en dat wordt gemonitord via 4D-EEG.
Het tweede doel van het project is de methode toe te passen bij mensen die een hersenbloeding hebben gehad. De onderzoekers willen weten hoe herstel van motorische vaardigheden, zoals leren reiken en grijpen met een verlamde arm, er in de hersenen uitziet. Gert Kwakkel: “Dit onderzoek sluit heel goed aan bij lopend onderzoek naar herstel in arm-handvaardigheid na een beroerte. Je krijgt pas inzicht in de functionele betekenis van veranderingen in hersenactivatiegebieden als je tegelijkertijd aan de binnenkant en de buitenkant kunt meten, dus met de hersenscanner en met de robots. De kennis die we met al deze onderzoeken verzamelen, gebruiken we om therapie voor revaliderende patiënten te verbeteren.”