In de komende jaren zal het consortium een infrastructuur opzetten – een soort ‘lopende band’ voor hersentechnologie – waar wetenschappers slimmere brain-machine interfaces kunnen ontwerpen, geavanceerde implantaten testen en digitale hersenmodellen ontwikkelen. Hiermee kunnen onderzoekers beter begrijpen hoe het brein werkt en wordt de weg vrijgemaakt voor nieuwe behandelingen voor neurologische en psychiatrische aandoeningen.

‘Met EBRAINS-Neurotech leggen we de basis voor een nieuwe generatie instrumenten om de werking van de hersenen te onderzoeken’, vertelt UvA-hoogleraar Cyriel Pennartz, coördinator van het consortium. ‘De samenwerking zal innovatie versnellen en behandelingen voor hersenaandoeningen dichterbij brengen.’

Van uitlezen tot beïnvloeden

Neurotechnologie, waarmee hersenactiviteit uitgelezen of beïnvloed kan worden, heeft de afgelopen jaren een snelle ontwikkeling doorgemaakt. Een opvallend voorbeeld is een brain-computer interface (BCI) die hersensignalen van een verlamde persoon registreert en omzet in commando’s om een robotarm aan te sturen.

Het integreren van technologieën blijft echter een grote uitdaging. Hoewel veelbelovend, zijn de huidige BCI’s onhandig groot, traag en beperkt in de hoeveelheid informatie die ze kunnen verwerken. EBRAINS-Neurotech wil daar verandering in brengen. Via een gecoördineerde keten van laboratoria in heel Nederland gaan onderzoekers kleinere, snellere en krachtigere herseninterfaces ontwikkelen. Ze zullen het aantal elektroden voor het registreren van hersensignalen uitbreiden, de duurzaamheid van implantaten verbeteren en het aantal stimulatiepunten vergroten voor een preciezere aansturing van hersencircuits. De apparaten worden met behulp van nanotechnologie geminiaturiseerd, zodat ze op het lichaam kunnen worden geplaatst om hersensignalen direct te verwerken – vergelijkbaar met hoe een pacemaker voor het hart gepositioneerd is.

‘Ons doel is om neurotechnologische apparaten niet alleen effectiever, maar ook praktischer te maken voor patiënten en onderzoekers’, aldus Pennartz. ‘Door vooruitgang in nanotechnologie, neurowetenschappen en computertechnologie te combineren, kunnen we implantaten bouwen die beter werken en langer meegaan.’ Op de lange termijn zal deze infrastructuur naar verwachting bijdragen aan doorbraken in de behandeling van blindheid, beroerte, epilepsie, verlamming (waaronder ALS), depressie en de ziekte van Parkinson.

Slimmer en groener

De onderzoekers gaan optogenetica – het gebruik van licht om neuronen te activeren – combineren met grootschalige metingen van hersenactiviteit om meer inzicht te krijgen in hoe hersennetwerken betrokken zijn bij waarneming, cognitie en motorisch gedrag. Ook zullen ze gebruikmaken van neuromorfe chips, die nabootsen hoe neuronen informatie verwerken. Deze chips zijn sneller en energiezuiniger dan traditionele computers, en vormen daarmee een duurzaam alternatief voor energieverslindende AI-systemen.

Om te kunnen voorspellen hoe hersenstimulatie werkt, worden binnen het consortium 'digitale tweelingen' – gedetailleerde computersimulaties van de anatomie en fysiologie van de hersenen – ontwikkeld. Met andere modellen zullen de onderzoekers bestuderen hoe micro-elektronische neurale netwerkmodellen hersenfuncties kunnen herstellen die verloren zijn gegaan na een beroerte of letsel.

Verantwoorde innovatie

EBRAINS-Neurotech is niet alleen gericht op technologie; de focus ligt ook op de ethische en maatschappelijke implicaties van neurotechnologie. De onderzoekers zullen bestuderen hoe de privacy van gegevens kan worden beschermd, vooroordelen in algoritmes kunnen worden vermeden en hersenstimulatiemethoden veilig en verantwoord kunnen blijven.

‘Het is van cruciaal belang dat deze krachtige technologieën op een verantwoorde manier worden ontwikkeld’, vertelt Pennartz tot besluit. ‘We willen er zeker van zijn dat innovatie hand in hand gaat met veiligheid, rechtvaardigheid en transparantie.’

Andere Nationale Roadmap-toekenningen

De UvA is partner in drie andere consortia die deze ronde financiering uit het Nationale Roadmap-programma van NWO ontvangen: de Macroscoop, KM3NeT en FASTTRACK. Amsterdam UMC is partner in vijf consortia.
 
Lees meer over de Macroscoop
Lees meer over KM3NeT en FASTTRACK 
Lees meer over alle toekenningen