Breinproducten. Toepassingen van het hersen- en cognitieonderzoek

B

S

Contactinformatie Meer informatie is verkrijgbaar bij:

Een verslavend computerspel waarmee onderzoekers ontdekken hoe kinderen leren reken. Een nieuwe techniek om hersenaneurysmata te verhelpen. Een app voor de iPhone waarmee het menselijk brein inzichtelijk wordt. Of een onderzoeksbus die patiënten met een zeldzame hersenziekte thuis bezoekt.

Nationaal Initiatief Hersenen & Cognitie

Postadres: Postbus 93014

R

C

2509 AA Den Haag Bezoekadres: Laan van Nieuw Oost-Indië 300 Den Haag Tel: 070 344 09 33 fax: 070 383 28 41 E-mail: [email protected] Internet: www.hersenenencognitie.nl interviews

A

A

Zomaar enkele voorbeelden van hoe onderzoek aan hersenen en cognitie leidt tot toepassingen die steeds meer doordringen in het dagelijks leven. Binnen dit onderzoek draait het om de meest fundamentele levensvragen: Wie zijn wij, waarom doen we wat we doen, wat maakt ons als mensen anders dan apen, en hoe kunnen we problemen in dat delicate gebied onder ons schedeldak zo goed mogelijk oplossen?

In deze uitgave laat het Nationaal Initiatief Hersenen en Cognitie zien waar fundamenteel onderzoek toe kan leiden. Maar ook wat er aan nieuwe methoden en producten nodig is om de vragen van de toekomst te beantwoorden. Van oogknipperhelm tot deep brain stimulation: producten van, voor en door het brein.

I

Met dank aan alle geïnterviewden vormgeving WAT ontwerpers productie Manoe Mesters uitgave

N

Heeft u een breinproduct in de maak? Informeer ons: [email protected]

N

Ingenieu∑e

Nationaal Initiatief Hersenen en Cognitie augustus 2012

S

Breinproducten Toepassingen van het hersenen cognitieonderzoek

B

S





R

C


A

A



I


N


N

Ingenieu∑e


S


Reis door het brein - in steeds meer detail Informaticus en psycholoog prof. dr. Rainer Goebel is hoogleraar Cognitieve Neurowetenschap aan de Universiteit Maastricht, èn uitvinder. Van BrainVoyager, een softwaretool die zoveel mogelijk informatie uit hersenscans haalt en visualiseert. En van Brain Tutor, een educatief programma waarmee leken, artsen, neurowetenschappers en radiologen in opleiding leren welke hersengebieden waarvoor verantwoordelijk zijn. En waar ze zitten. Hij zit al klaar met zijn iPad om Brain Tutor te demonstreren. Op het scherm staan menselijke hersenen in drie dimensies. ‘Ziehier mijn vrouw', zegt hij lachend. Met zijn vingers draait hij het beeld alle kanten op, zoomt in en wijst willekeurig verschillende gebieden aan. Links verschijnt informatie over het betreffende hersengebied. En met een beweging verandert hij het 3D-beeld in de kenmerkende tweedimensionale plakken uit een MRIscan. Reacties uit de hele wereld Meer dan 500.000 keer is de Brain Tutor-applicatie voor de iPhone en iPad al gedownload uit de Apple store. ‘Ik krijg mailtjes met reacties uit de hele wereld,‘

zegt Goebel trots. ‘Van radiologen, die hem gebruiken om de 2D-beelden die zij moeten beoordelen, om te zetten in 3D. Van dokters, die de app gebruiken om patiënten uit te leggen wat ze mankeren. En van leken, die het fascinerend vinden om te zien wat er zich allemaal in hun hoofd bevindt.‘ Van reiziger naar leraar Brain Tutor is begonnen als een uitgeklede versie van BrainVoyager, software voor de interpretatie van hersenscans. Dat kunnen MRI's zijn, EEGs of MEGs (Magneto-Encefalogram). ‘We hebben het visualisatiedeel van die software gehouden en er een hoop van de data-analyse uitgehaald. Dat was de basis voor Brain Tutor.‘ BrainVoyager ontwikkelde Goebel in Duitsland, waar hij postdoc was aan het Max Planck Institute for Brain Research, deels uit onvrede over de beschikbare software om hersenbeelden te interpreteren. ‘Maar ook uit enthousiasme voor functionele MRI, die toen net in opkomst was.‘ Goebel zag de mogelijkheden van die techniek, en wilde met behulp van slimme software zoveel mogelijk informatie uit de nieuwe generatie beeldvormende technieken halen. Vijftien jaar later is dat nog steeds zijn drijfveer. Hij kreeg onlangs een

ERC Advanced Grant om zoveel mogelijk detailinformatie los te peuteren uit fMRI-beelden. Meer detail ‘Zie je dat gebouw hierachter? Daar gaan we MRI-scanners met magneetvelden van 7 en 9.4 Tesla neerzetten.‘ Met die hoge magneetvelden wordt de resolutie van hersenscans vele malen beter. ‘Op dit moment weten we ongeveer welk hersengebied waarvoor verantwoordelijk is. Waar de planning gebeurt, waar visuele informatie wordt verwerkt, et cetera. Maar die gebieden zelf zijn nog black boxes. Niemand weet wat daarbinnen precies gebeurt.‘ Goebel wil de komende jaren ontdekken hoe clusters van neuronen in zo'n gebied samenwerken om informatie te verwerken. Dyslexie en coma ‘Zo wil ik in het brein kunnen aanwijzen wat er letter voor letter gebeurt wanneer iemand leest.‘ Door deze patronen in het brein in beeld te brengen, hoopt Goebel uiteindelijk voorspellingen te kunnen doen. ‘En als we dat kunnen, weten we misschien ook hoe we een aandoening als dyslexie kunnen genezen.‘ Ook voor brain-computer interfacing is meer detailinformatie nuttig. ‘Zo zou je bijvoorbeeld locked-in patiënten kunnen helpen.‘ Dat zijn mensen die nog wel bewustzijn hebben, maar bijna alle mogelijkheden tot communicatie hebben verloren. ‘De huidige technieken werken erg indirect. Patiënten moeten rare taken uitvoeren om zich uit te kunnen drukken. Ze moeten bijvoorbeeld in hun hoofd sommen oplossen om een bepaalde letter te kunnen typen. Als we begrijpen hoe een letter wordt afgebeeld in het brein, kunnen we die informatie ook rechtstreeks uitlezen. Als iemand dan aan een woord denkt, verschijnt het meteen op het scherm.‘

Nieuwe experimenten Voordat die droom kan uitkomen, moet er nog veel gebeuren. Met alleen betere scanners ben je er niet. ‘We moeten hele nieuwe experimenten bedenken. Welke stimulus moeten we aanbieden om zinnige informatie te krijgen? Hoe ontdekken we bijvoorbeeld wat er in de hersenen gebeurt op het moment dat je de letter T als T herkent? Triggeren je hersenen op de afstand tussen het horizontale en het verticale streepje, of op de verhouding tussen beide streepjes? En hoe zie ik dat aan zo'n scan?' Goebel hoeft niet helemaal vanaf nul te beginnen. ‘Er zijn al studies gedaan met apen waarin dezelfde resolutie werd bereikt. Die gebruiken we om onze eerste experimenten te ijken.‘ En daarna komt de ware uitdaging: ‘To go where monkeys can't go', lacht hij. ‘Wat maakt ons anders dan apen? En hoeveel variatie bestaat er tussen mensen onderling?' Puzzelaar Het zijn juist die moeilijke vragen waar Goebel warm voor loopt. ‘Ik houd van puzzelen', zegt hij. ‘Ik ontwikkel het liefst nieuw gereedschap om nieuwe wetenschap mogelijk te maken.‘ Voor Brain Tutor en BrainVoyager programmeert hij dan ook graag zelf. Maar vooral in het weekend. Want het bedrijf dat BrainVoyager vermarkt, wordt geleid door zijn vrouw. ‘Zo hoef ik me niet met managementzaken bezig te houden, en kan ik me mooi op onderzoek blijven richten.‘

Levensreddend ringetje Midden jaren negentig vond neurochirurg prof. Kees Tulleken een methode uit om vaatomleidingen te maken zonder de bloedstroom stil te leggen. De afgelopen jaren zijn honderden hersenpatiënten gered met zijn techniek. Het bedrijf Elana dat zijn techniek vermarkt, is nu klaar voor de volgende stap. ‘We hebben ons bewezen in de moeilijke omgeving van het brein, nu gaan we naar de cardiochirurgie.‘ Tulleken vertelt meteen wat zijn methode uniek maakt. ‘Bij de traditionele bypasstechniek wordt het bloedvat dat problemen veroorzaakt eerst afgeklemd. Dat betekent dat een deel van het lichaam het een tijdje zonder bloedvoorziening moet doen. Bij de hersenen kan dat niet, na drie minuten zonder zuurstof begint het hersenweefsel al af te sterven.‘ Rafelige gaten Tijdens zijn wekelijkse labdag probeerde hij een methode te ontwikkelen om een nieuw vat aan het oude vast te zetten, en daarna pas de verbinding tussen beide vaten open te maken. In het begin ging dat niet goed. ‘We probeerden met een laser gaatjes te maken in het oorspronkelijke vat. Maar die gaatjes waren veel te klein, en hadden rafelige randen. Ze groeiden meestal al dicht voordat je de wond had gehecht.´ Ringetje Ineens kreeg hij een ingeving: je moest een ringetje om het vat zetten. ‘Dat loste in één keer vier problemen op, ‘legt hij al schetsend uit. ‘Door het ringetje wordt het licht van de laser beter gefocust op de vaatwand, waardoor je perfect ronde gaatjes kunt maken. Omdat het ringetje net iets smaller is dan de katheter waarin de laser zit, kun je de laser niet meer dwars door de vaatwand heen duwen. Het gaatje is altijd even groot,

dus je hebt altijd precies acht hechtingen nodig. En tot slot voel je precies waar het nieuwe vat zit, wat het vasthechten makkelijker maakt.‘ Bedrijf Alhoewel zijn vinding al dateert uit midden jaren negentig, is pas in 2004 het bedrijf opgericht dat de zogeheten ELANA (Excimer Laser Assisted Non-occlusive Anastomosis) techniek commercieel ontwikkelt. ‘De eerste jaren werden operaties financieel mogelijk gemaakt door een stichting, maar die gelden begonnen op te drogen,‘ legt Elana-directeur Felix von Coerper uit. ‘Ik raakte via de zoon van professor Tulleken betrokken en was meteen verkocht. Ik heb mijn baan opgezegd en samen met hem Elana opgericht.‘

Aneurysma en dementie Met Elana krijgen voorheen onbehandelbare patiënten ineens een kans. ‘Het gaat om een niche van een niche,‘ zegt Von Coerper. Elana wordt gebruikt voor mensen met een aneurysma, een uitstulping in een hersenvat. Als dat knapt, is een fatale hersenbloeding het gevolg. Voor aneurysmata bestaan al twee behandelmethodes. Maar één procent van de patiënten kan alleen met een bypass geholpen worden. Tulleken heeft niet alleen deze doelgroep voor ogen: ‘Ik wil hersendoorbloeding verbeteren. Dat kan bijvoorbeeld ook nuttig zijn voor mensen met vasculaire dementie.‘ Perfecte locatie Vol trots leidt Von Coerper zijn bezoek rond in zijn labs. ‘We zitten hier op de campus van de Universiteit Utrecht perfect: vlakbij Diergeneeskunde, dus genoeg vaten om op te oefenen, en op een paar honderd meter van het Universitair Medisch Centrum, waar de oude onderzoeksgroep van professor Tulleken zit, die nu wordt geleid door professor Luca Regli.‘ Het lab van Elana is een gedeelde faciliteit. ‘Medewerkers van ons bedrijf zitten hier naast de onderzoekers van het UMC experimenten te doen. Zo zien we meteen wat zich leent voor onderzoek aan de universiteit, en wat commercieel interessant is om verder te ontwikkelen.‘ Kwaliteitscontrole Het lab dient ook als cursusfaciliteit voor chirurgen die de Elana-techniek willen leren. ‘Wij geven alles in eigen beheer uit. Dat betekent dat alle kwaliteitscontroles hier gedaan worden. Alhoewel de productie is uitbesteed, worden hier alle producten getest en goedgekeurd. Maar dat betekent ook dat alleen door ons getrainde artsen de techniek daadwerkelijk in operaties op patiënten mogen toepassen.‘ Dat gebeurt inmiddels in zestien gespecialiseerde centra in Europa en de VS.

Goedkeuring FDA Die strakke kwaliteitscontrole leverde Elana onlangs een goedkeuring op van de Amerikaanse FDA. Von Coerper is daar erg trots op. ‘Een FDA-approval krijg je niet zomaar. Je moet bijna alle risico’s uitbannen, en voor een techniek die zo afhangt van de vaardigheden van artsen is dat niet makkelijk.‘ Om verdere voet aan de grond te krijgen in de VS heeft Elana daar ook een vestiging. Tulleken heeft in New York een license to operate. En alhoewel hij de pensioengerechtigde leeftijd al enige tijd geleden passeerde, werkt hij nog fulltime aan de ontwikkeling van de techniek en opereert hij nog in preklinische studies. Toekomst Een werkende techniek, een FDA-approval… en nu? Tulleken zou graag de techniek nog verder willen verbeteren. ‘Je moet nu op acht centimeter diep in de hersenen vaatjes van twee millimeter aan elkaar hechten. Er zijn maar weinig mensen die dat goed kunnen. We proberen nu of we met een soort klem het nieuwe vat in één keer kunnen vaststeken aan het kapotte vat, zodat er niet meer gehecht hoeft te worden. Uiteindelijk willen we iets hebben wat door een operatierobot gedaan kan worden. Wij chirurgen moeten onszelf overbodig maken.‘ Van hersenen naar hart Von Coeper ziet op de korte termijn legio groeimogelijkheden voor het bedrijf. ‘We gaan ons nu richten op de cardiochirurgie. Eigenlijk zijn we moeilijk begonnen, want hersenoperaties zijn erg lastig. Je hebt letterlijk weinig ruimte. Bypasses rond het hart zijn veel meer mainstream. Maar daarmee is de concurrentie ook moordend, dus de huidige route van hersenen naar hart is zo gek nog niet. We komen nu meteen met een bewezen techniek.‘

Tuin toont hoe kinderen rekenen Hoe leren kinderen rekenen? Dat is de centrale vraag in het onderzoek van prof. dr. Han van der Maas. Om aan gegevens te komen, ontwikkelde hij het computerspel Rekentuin. Dat bleek te voorzien in een behoefte. Bijna honderd miljoen sommen zijn er al gemaakt binnen de online spelomgeving. ‘Inmiddels is de uitdaging niet meer om aan gegevens te komen, maar om een manier te vinden om die enorme berg aan gegevens te verwerken. Verrassend hoe hard dat is gegaan.‘ Het was bedoeld als gereedschap om onderzoeksgegevens te verkrijgen, maar is inmiddels uitgegroeid tot reguliere ondersteuning bij rekenonderwijs. En voor sommige kinderen is Rekentuin spelen zelfs een verslaving geworden. ‘Een kwart van de respons komt van buiten schooltijden. Er zijn kinderen die op zaterdagochtend om 6 uur al sommen aan het maken zijn!’ zegt geestelijk vader prof. dr. Han van der Maas van de Universiteit van Amsterdam enigszins geamuseerd. Zoals zo vaak bij succesvolle initiatieven, is het basisidee achter Rekentuin simpel. ‘Ik wilde iets maken wat geïnspireerd was op de Tamagotchi. Kinderen moesten beloond worden als ze sommetjes

maakten, en als ze dat regelmatig bleven doen.‘ De eerste versie van het oefenprogramma in de vorm van een computerspel was dan ook binnen enkele maanden klaar. Verschillende beloningssystemen De Rekentuin is letterlijk een tuin. Door sommetjes te maken kunnen kinderen planten laten groeien. Als het kind een som niet goed beantwoordt of begrijpt, wordt de volgende som automatisch makkelijker. Aan de groei en vermeerdering van het aantal planten ziet een speler zijn verbetering. Te weinig oefenen resulteert in verdorde plantjes. Daarnaast betaalt vaak oefenen zich letterlijk uit in klinkende munt. En met die muntjes kan een speler prijzen kopen.

Behoefte aan gegevens Van der Maas vertelt waar de Rekentuin voor bedoeld is: ‘De rekenontwikkeling van kinderen is een complex cognitief proces. Om complexe processen te begrijpen, heb je hoogfrequente data nodig. In het onderwijs heb je de CITO-gegevens, twee keer per jaar. Wij wilden vaker meten, liefst elke dag. Om daar

data voor te vergaren, ontwikkelden we een spel dat de kinderen op hun eigen niveau sommen aanbiedt.‘ Zwaan-kleef-aan ‘We zijn met acht scholen begonnen. Die waren meteen enthousiast. Er kwamen steeds meer scholen bij.‘ Die scholen bedienen werd een dagtaak. Daarom richtte Van der Maas samen met promovendus Marthe Straatemeier een spin-off bedrijf op, Oefenweb.nl. Het spel is inmiddels wel wat veranderd ten opzichte van die eerste versie, maar dat is vooral aan de voorkant, zegt Van der Maas. ‘Onder de motorkap is het nog vrijwel hetzelfde.‘ Zelfde succeservaring Om ervoor te zorgen dat kinderen het leuk blijven vinden om de sommen te maken, krijgen ze sommen op hun eigen niveau. ‘We zorgen ervoor dat elke speler ongeveer tachtig procent van de sommen goed heeft. Zo blijft het leuk. Ook voor kinderen die achterlopen op de rest van de klas. Je ziet niet of je goed of slecht bent, iedereen heeft dezelfde succeservaring.‘ Andersom leren Omdat de Rekentuin de ontwikkeling van de kinderen volgt en niet stuurt, zien de onderzoekers welke leervolgorde de meeste kinderen logisch vinden. Van der Maas ontdekte onder andere dat alle gangbare lesmethoden een onhandige volgorde gebruiken om kinderen optellen te leren. ‘Kinderen leren eerst optellen tot tien en tot twintig. Maar de meeste kinderen kunnen allang uitrekenen hoeveel 10 plus 20 is, of 40 plus 30, voordat ze snappen hoe ze 7 + 8 moeten uitrekenen. In ons adaptief systeem krijgen ze dat soort sommen dan ook veel later pas.‘ Door de adaptieve insteek is de Rekentuin ook bruikbaar

voor kinderen met een achterstand, of met leerproblemen als dyscalculie. ‘Als je een sommetje of dertig gedaan hebt, zit je op je eigen niveau. Terwijl je in niet-adaptieve systemen eerst door een berg levels moet die veel te makkelijk zijn, of al snel vastloopt in een level waar je niet doorheen komt.‘ Vragen Er zijn legio vragen die Van der Maas met behulp van de gegevens probeert te beantwoorden. ‘We willen bijvoorbeeld weten in welke volgorde kinderen iets leren. Hoe verhoudt zich vermenigvuldigen tot delen? Welk type fouten maken kinderen? En als ze een aantal keer iets goed doen, hoe bestendig is dat dan? Zo kunnen we bepalen wat het juiste moment is voor welk onderwerp. Als je op het juiste moment met een nieuw onderwerp begint, dus als het kind in kwestie eraan toe is, kun je toe met een kortere instructie en is de kans groter dat het kind het snapt.‘ Individueel onderwijs Uiteindelijk wil Van der Maas het systeem gaan uitbreiden met instructies. ‘Op basis van de kennis die we hiermee opdoen, kun je het verbouwen tot een leersysteem. Nu is het nog onderdeel van het oefen/volg gedeelte van het onderwijs. Maar als je De Rekentuin combineert met leervideo’s, kun je individuele leerplannen gaan maken. De leerkracht wordt dan coach voor het leerproces, en minder de instructeur. En zowel snelle als langzame leerlingen hoeven zich minder te conformeren aan de gemiddelde snelheid van de klas. ‘

Hersenpatiënt centraal in camper Het lijkt een gewone camper. Compleet met zithoek, keukentje, espressoapparaat en toilet. Maar de NeurasBus is veel meer dan dat. Eenmaal binnen blijkt achter het doorsnee uiterlijk een state-of-the-art mobiel onderzoekslaboratorium te schuilen, dat patiënten met hersenaandoeningen thuis komt onderzoeken. Sommige initiatieven zijn zo inspirerend dat er vanzelf mensen hun vrije tijd in willen steken. De NeurasBus is zo‘n voorbeeld. ‘We wilden het ziekenhuis naar de patiënt brengen en zo de drempel verlagen om mee te doen aan wetenschappelijk onderzoek,‘ zegt onderzoekscoördinator Jessica Willems. Onderzoeksleider dr. Bas Koekkoek van de afdeling Neurowetenschappen van het Erasmus Medisch Centrum verzamelde een groep enthousiastelingen om zich heen, kocht op Marktplaats een tweedehands camper, en verbouwde die naar eigen wensen. En na vele uren handwerk mag het resultaat er zijn: een huiselijk, mobiel laboratorium voor onderzoek aan veelal zeldzame hersenaandoeningen. Zelf doen ‘Bas is superhandig,‘ zegt Willems.Hij kan heel veel zelf maken. Een standaard X-box heeft hij bijvoorbeeld zo aangepast dat wij daar

vingerbewegingen mee kunnen meten, en dat we de lampjes kunnen gebruiken om de patiënten aanwijzingen te geven. En hij heeft een ingenieus meetsysteem bedacht om heel nauwkeurig oogknipperingen mee te meten.‘ Bedrijf als controle Koekkoek wist ook het bedrijfsleven te interesseren voor zijn project. Zo wordt de bus gesponsord door computerfabrikant Dell, zegt Willems. ‘Zij hebben onder andere een aantal laptops geleverd. Maar ze wilden het liefst meer betrokken zijn. Daarom zijn we een dagje langsgegaan bij hun hoofdkantoor. Toen ze aangaven ook hun medewerkers te willen betrekken, hebben wij die benaderd als proefpersonen om controlemetingen te doen.‘

Kleine hersenen in fietshelm Veel van de apparatuur in de bus is speciaal ontwikkeld voor mobiel gebruik. ‘Voor de oogknipperonderzoeken gebruiken we bijvoorbeeld een gewone fietshelm, waar we een speciale virtualreality bril met meetsystemen aan vast hebben gemaakt.‘ De onderzoekers meten daarmee onder andere het conditioneringsvermogen. ‘Mensen kijken

een half uurtje naar een film. Ondertussen krijgen ze af en toe een pufje lucht in hun ogen gespoten. De natuurlijke reactie is om te knipperen. Voorafgaand aan het pufje krijgen ze een geluid te horen. Als de kleine hersenen naar behoren werken, leert het lichaam te anticiperen op het pufje en de ogen meteen na het geluid te sluiten.‘ Eerste onderzoek De bus wordt voor uiteenlopende onderzoeken gebruikt. Willems is zelf betrokken bij het allereerste onderzoek, waarin patiënten met de aandoening SCA6 meerdere jaren worden gevolgd. SCA6 is een erfelijke aandoening, die zich over het algemeen rond het 50ste levensjaar openbaart in evenwichts- en coördinatiestoornissen. Mensen gaan lopen en praten alsof ze teveel gedronken hebben. Uiteindelijk kunnen sommige patiënten niet meer voor zichzelf zorgen, en komen in een rolstoel terecht. Ziekenhuis komt naar je toe ‘Patiënten met deze aandoening hebben soms veel motorische problemen. Een gang naar het ziekenhuis kan voor hen een hele opgave zijn. Als je mensen eens per jaar thuis kunt bezoeken, is dat veel laagdrempeliger.‘ En er is nog een ander voordeel, zegt Willems, die zelf nog in opleiding tot arts is. ‘Als de bus letterlijk bij iemand voor de deur staat, kan ik hem ook observeren in zijn eigen omgeving. Welke aanpassingen heeft hij gedaan aan zijn woning? Hoe komt hij de trap op? Hoe ziet zijn dagelijks leven eruit? Dat is bijzonder waardevolle informatie, die je in een ziekenhuisomgeving niet krijgt.‘ In alle opzichten flexibel Niet alleen onderzoekers van het Erasmus Medisch Centrum kunnen de bus gebruiken. ‘We werken samen met andere universiteiten, en de bus is ook te huur. Zo loopt er ook een onderzoek van iemand van het Leids Universitair Medisch Centrum naar migraine.

‘Zelf beginnen we beginnen binnenkort met een onderzoek naar het fragiele X syndroom,‘ vertelt Willems enthousiast. Dit syndroom, dat na het syndroom van Down de grootste erfelijke veroorzaker is van een verstandelijke handicap, openbaart zich al bij kinderen. ‘We zijn dus nu de bus wat aan het pimpen, zodat het voor die kinderen ook aangenaam is.‘ Dat is de grootste kracht van de NeurasBus: zijn flexibiliteit. Het is een mobiel lab, waarvan de inrichting kan worden aangepast op het type onderzoek en het type patiënten. ‘En er zitten zoveel accu's in dat hij met gemak vijf dagen ergens kan staan zonder te worden opgeladen,‘ voegt Willems daaraan toe. Passie door patiënt Uit alles blijkt dat de NeurasBus met veel passie en gevoel voor de patiënt is gemaakt en wordt gebruikt. Dat komt ook door zijn ontstaansgeschiedenis. Willems weet nog precies hoe het begon. ‘We hadden een bijeenkomst hier in De Doelen, de Lof der Geneeskunst. Daar kwam een man naar ons toe die vertelde dat hij een zeldzame hersenaandoening had en die ons vroeg of we daar onderzoek aan konden doen. Niet voor hemzelf, want hij was niet meer te genezen. Maar om ervoor te zorgen dat zijn kinderen niet dezelfde weg hoefden te gaan. Daar werden we allemaal stil van. Toen is de kiem gelegd voor wat nu de NeurasBus heet.‘

Bewust onbewust Onbewuste processen in ons brein bepalen het gros van ons gedrag, zegt cognitief neurowetenschapper prof. dr. Victor Lamme stellig. Met zijn bedrijf Neurensics helpt hij bedrijven en overheden slimme marketingstrategieën te ontwikkelen, die gebruik maken van die onbewuste processen. Ondertussen zoekt de hersenonderzoeker met een prestigieuze Europese beurs verder naar de neurale vingerafdruk van bewustzijn in de hersenen. Vraag iemand waarom hij een Mercedes heeft gekocht, en hij komt met een rits aan motieven. ‘Allemaal irrelevant, zegt neurowetenschapper Victor Lamme. ‘Vanuit het hersenonderzoek en vanuit de psychologie weten we dat mensen achteraf een beslissing verantwoorden, die ze onbewust hebben genomen.‘ Vandaar dat je slecht kunt voorspellen wat iemand gaat doen, als je alleen uitgaat van wat hij daar zelf van te voren over zegt. Lamme doet al jaren onderzoek naar bewuste en onbewuste processen in ons brein. Hij legt mensen in MRI-scanners, en kijkt welke hersengebieden actief worden bij een variëteit aan visuele prikkels. Of hij verandert hersenprocessen met magnetische pulsen of met chemische stoffen. Alles om er achter te komen wat bewustzijn is en hoe onbewuste processen ons gedrag beïnvloeden. Zijn conclusie: vrije wil bestaat niet. En: door onbewuste processen te meten, kun je voorspellen wat iemand gaat doen. Zijn missie: begrijpen wat bewustzijn nou eigenlijk is.

Van boek via lezing tot bedrijf Een uitgever benaderde Lamme om een boek te schrijven over deze visie. Dat leek hem wel spannend. Het resultaat ‘De vrije wil bestaat niet’ werd een niet onomstreden bestseller. ‘Ik leef mijn boek’, zegt hij daarover. ‘Wat ik nu doe, onderzoek, lezingen en ondernemen, heb ik nooit zo gepland. Dat verzoek voor dat boek kwam, en ik sprong daar op in. Via dat boek rolde ik in het lezingencircuit. Zo kwam ik weer in contact met wat marketingmensen die mijn kennis wilden gebruiken.‘ Gedachten lezen Uiteindelijk werd Lamme een van de medeoprichters van Neurensics, een bedrijf dat hersenscans toepast om bedrijven en overheden te adviseren bij hun marketingbeleid. Met een model gebaseerd op bestaande wetenschappelijke kennis en ‘een geheim Coca Cola-ingrediënt’, bepaalt Neurensics aan de hand van hersenscans wat iemand echt vindt van een commercial, verpakking, product of merk, om zo beter te voorspellen of een product flopt of een succes wordt. Wordt bij het zien van het product de begeerte gewekt? En herkent de proefpersoon het merk als betrouwbaar? Dan zal hij het snel kopen. Maar licht zijn pijn- of angstcentrum op, dan wordt het een lastig verhaal. Simpel gezegd, want in werkelijkheid kijkt Lamme naar dwars door elkaar heen gewoven netwerken in het brein die allemaal hun eigen gewicht leggen in de beslissing die iemand – onbewust – neemt. Comapatiënten Kunnen meten wat iemand echt denkt, voelt of kiest, biedt op vele terreinen voordelen. ‘Denk aan comapatiënten die zich in een vegetatieve toestand bevinden. Hebben die mensen nog bewustzijn? Het

heersende idee van bewustzijn gaat uit van taal, perceptie en aandacht. Maar als je tot die drie dingen niet in staat lijkt, ben je je dan niet meer bewust van je omgeving? Als je die mensen in een MRI-scanner schuift, zie je soms toch nog bewuste reacties op prikkels.‘ En dan is er dus toch nog iemand thuis. Maar wat dat bewustzijn nu precies is, is vooralsnog een grote vraag. Biologisch fenomeen Lamme ziet bewustzijn als een louter biologisch fenomeen. ‘Bewustzijn is een proces in je hersenen. Het is niet één bepaald hersengebied dat oplicht in een functionele MRIscan. Het gaat bij bewustzijn juist om recurrente verbindingen.‘ De hoogleraar geeft een voorbeeld. ‘Je kunt mensen visueel prikkelen door ze plaatjes te laten zien. Als je zo’n plaatje zo kort in beeld brengt dat je het niet bewust ziet, flitsen alle ter zake doende gebieden van het brein op. Maar dat gebeurt sequentieel. Er wordt geen enkel verband gelegd.‘ Als datzelfde beeld gedurende een langere periode te zien is, flitsen precies diezelfde gebieden op. Maar in dat geval zijn die in continu overleg met elkaar. Dat levert het brein extra informatie op, maar ook iets heel anders: ‘Om het brein iets te kunnen laten leren, moet er synaptische plasticiteit optreden: het brein verandert letterlijk als gevolg van verwerkte informatie.‘ Bij bewuste waarneming gebeurt dat wel, bij onbewuste waarneming niet, is de hypothese die hij nu toetst. Droom In zijn Europese project zoekt Lamme naar de vingerafdruk van bewustzijn in het brein. ‘Essentieel is dat onze oplossing iets verklaart’, zegt hij. ‘Waarom zien bewuste waarnemingen er uit zoals ze eruit zien? In de hersenen is alle informatie verspreid, maar in ons bewustzijn is dat

samengesmolten tot één geheel. Daarnaast moet wat we vinden zich ook onderscheiden van andere processen. Want voor aandacht of taal hebben we al een woord.‘ De onderzoekers observeren gedrag, meten de optredende recurrente interacties in het brein, en kijken of en hoe concentraties neurotransmitters veranderen in verschillende omstandigheden. ‘We geven proefpersonen bijvoorbeeld Ketamine, een stof die de receptoren remt die belangrijk zijn voor synaptische plasticiteit. Vervolgens kijken we of samen met het vermogen om veranderingen op te slaan ook het bewustzijn verdwijnt.‘ Levende proeftuin Ambitieuze onderzoeksplannen genoeg. Waarom steekt Lamme zijn kostbare tijd dan ook in een bedrijf? ‘Ik vind het vreselijk leuk om eens gedaan te hebben. En je leert ook veel van zo’n nieuwe wereld. De snelheid van experimenteren bijvoorbeeld ligt stukken hoger. Binnen Neurensics schuiven we soms veertig mensen per maand door de scanner. Dat levert schatten aan informatie op. Voor het bedrijf is dat lang niet allemaal relevant. Maar voor mijn onderzoek zou ik er graag eens wat dieper induiken. Wie weet wat dat allemaal oplevert.‘ Want daar ligt voor Lammes onderzoek een groot winstpunt van zijn deeltijdondernemerschap: ‘Neurensics verschaft mij een levende proeftuin. Met marketingonderzoek kan ik het gedrag dat ik tot nu toe in het lab onderzocht nu ook bestuderen in het wild: bij mensen die in een winkel voor een schap staan en een keuze moeten maken.‘

Precisieprikkelen tegen Parkinson

Twintig jaar Deep Brain Stimulation, het stilleggen van bepaalde hersengebieden met elektrische pulsjes, bestaat al twintig jaar. Sinds 2002 is het officieel goedgekeurd als behandeling voor Parkinson. Maar de huidige techniek zorgt nu nog in zo´n kwart van de gevallen voor ernstige bijwerkingen. Daarom wordt hij meestal pas ingezet als medicijnen niet meer werken.

Vanuit een gebruikersbehoefte een technologie ontwikkelen. Dat is de aanpak die dr. Sjaak Deckers en zijn medeoprichters prof. Michel Decré en dr. Hubert Martens kozen voor hun bedrijf Sapiens Steering Brain Stimulation. Binnen één jaar haalden ze miljoenen op voor hun revolutie in Deep Brain Stimulation, een pacemaker voor de hersenen waarmee Parkinsonpatiënten de controle over hun motoriek weer terugkrijgen. Een sonde met daarin vier ringvormige elektroden wordt centimeters diep in het brein van een Parkinsonpatiënt geplaatst. Een kabeltje loopt via zijn nek naar een batterij onder zijn sleutelbeen. De arts zet elektrische pulsjes op een van de elektroden. Acuut houdt de patiënt op met trillen, één van de symptomen van de ziekte. ‘Meneer, kunt u dit zinnetje voor mij voorlezen?’ De man in kwestie komt niet uit zijn woorden. Blijkbaar wordt nu onbedoeld ook het spraakcentrum verstoord door de elektrische pulsen. Dan die pulsjes maar wat minder. Het bibberen begint weer.

Preciezer Sapiens CEO Sjaak Deckers wil hier iets aan veranderen. Het bedrijf mikt in eerste instantie op verbeteringen op twee terreinen, vertelt Deckers: ‘De techniek is oorspronkelijk gekopieerd van de pacemaker voor het hart. In de hersenen heb je een veel betere resolutie nodig. Je beïnvloedt al snel naburige hersengebieden.‘ Want dat is nu een van de grootste nadelen van de techniek. Als je de sonde met elektroden niet precies in het hart van het te behandelen hersengebied plaatst, is de kans groot dat je ook een nabijgelegen gebied verstoort met de aangelegde elektrische velden. Dit veroorzaakt soms ernstige bijwerkingen. ‘Alternatief is dat je de sterkte

van het veld van de sonde in zijn geheel verlaagt, maar daarmee wordt ook de werking minder.‘ Makkelijker instellen Naast het verhogen van de resolutie wil Sapiens het instellen van de juiste velden vergemakkelijken. ‘We willen tijdens het programmeren meteen feedback krijgen waar de sonde zit en of de veldsterkte klopt. Daarbij moet de patiënt eigenlijk zo min zelf hoeven aan te geven. Bovendien willen we van te voren kunnen voorspellen hoe de sonde geprogrammeerd moet worden, zodat de arts alleen nog maar hoeft te ‘fine tunen’ als de sonde is geplaatst. Daarom willen we tijdens het programmeren veel meer gebruikmaken van medische beeldvormingstechnieken zoals MRI en CT.‘ Van vier naar vierenzestig Het bedrijf is al een aardig eind op weg. ‘We hebben een sonde ontwikkeld waarin die vier ringvormige elektrodes zijn vervangen door 64 kleine contacten. Per contact of groep van contacten kun je dan aangeven of er überhaupt een spanning op moet staan en zo ja, hoe groot die moet zijn.‘ Daarnaast zijn de 64 mini-elektrodes multifunctioneel. ‘Ze geven niet alleen de pulsjes af, maar meten ook de hersensignalen, die in de toekomst gebruikt kunnen worden voor neurofeedback. Alles met het doel om maximale werking te verkrijgen met minimale bijwerkingen.‘ Artsen staan te springen Niet alleen Deckers en zijn team zijn positief. Artsen die hij over zijn techniek vertelt, zijn dat ook. ‘En niet alleen de mensen die ik zelf gesproken heb,‘ haast hij zich te zeggen. Sapiens wist in zijn korte bestaan al tientallen miljoenen euro’s op te halen bij geldschieters. ‘Die hebben ook een

rondje gemaakt langs artsen, en hebben natuurlijk gevraagd wat zij van onze oplossing dachten. Iedereen was meteen enthousiast!’ Sterke focus Zelf denkt Deckers dat het succes te danken is aan de sterke focus die het bedrijf hanteert. ‘We hebben heel specifiek gekozen voor Parkinsonpatiënten. Voor die mensen is Deep Brain Stimulation namelijk al een goedgekeurde therapie. Nu hoeven wij alleen maar te bewijzen dat wij minstens even goed zijn als de reeds bestaande technologie. Daarnaast gebruiken we uitsluitend materialen waarvan de biocompatibiliteit nu al goed bekend is, waardoor er geen ingewikkelde procedures nodig zijn om nieuwe materialen goedgekeurd te krijgen. Tot slot focusseren we ons samen met onze klinische partners nu eerst op het verkrijgen van goedkeuring in Europa.‘ Wereld aan mogelijkheden Als de Sapiensaanpak in Europa wordt goedgekeurd voor Parkinson, begint het pas echt. Deep Brain Stimulation kan namelijk op vele terreinen worden ingezet. Om ernstige trillingen tegen te gaan. Om dwangstoornissen te verminderen. En er lopen onderzoeken naar de effecten van de techniek bij depressie, epilepsie, het syndroom van Gilles de la Tourette en andere psychische aandoeningen. Deckers droomt hardop: ‘Uiteindelijk zullen meer patiënten baat hebben bij een hersenpacemaker dan nu bij een pacemaker voor het hart. Een hart is maar een simpele pomp, onze hersenen zijn het orgaan voor al ons voelen, denken en handelen!’

Ondernemen voor en met hersenonderzoekers Wetenschap staat aan de basis van nieuwe producten en diensten. Maar de wetenschap zelf is ook consument. Want waar haal je een laboratoriumopstelling vandaan waarmee je het effect van neurotransmitterremmers op het gedrag van muizen kunt bestuderen? Dr. Lucas Noldus, directeur van Noldus Information Technology, vertelt over zijn jarenlange ervaring in het ontwikkelen van onderzoeksapparatuur. Het lijkt op een piano. Een horizontale ladder van toetsen die op commando kunnen wegzakken. De Erasmus Ladder is een observatie-instrument voor het loopgedrag van muizen. Een muis wordt getraind om met stevige tred over de ladder te lopen. Hij krijgt van te voren een waarschuwing als de volgende trede gaat wegvallen. Een piepje bijvoorbeeld. Met druksensoren in de toetsen en camera’s wordt geregistreerd of en hoe de muis zijn loopgedrag corrigeert.

Samenwerking met Chris de Zeeuw De Erasmus Ladder is bedacht door hoogleraar Neurowetenschappen Chris de Zeeuw van het Erasmus MC te Rotterdam. Hij onderzoekt locomotorische aandoeningen met wortels in het cerebellum. Noldus maakt er nu een commercieel product van. Hij werkte samen met De Zeeuw eerder in het project Neuro-Bsik Mouse Phenomics, wat leidde tot de PhenoTyper, een volledig geautomatiseerd observatiesysteem voor gedrag van knaagdieren. Commercialiseren vereist specialistische kennis Nu ontwikkelt Noldus de Erasmus Ladder verder met Bas Koekkoek van Neurasmus BV. ‘Om een prototype te commercialiseren, heb je specialistische kennis nodig. Je moet een robuust apparaat maken, wat je in serie kunt produceren. Het moet te onderhouden zijn, makkelijk te transporteren, intuïtief te bedienen en stevig genoeg voor intensief gebruik. Dat zijn criteria die voor de wetenschapper die met het eerste idee kwam, niet relevant zijn. Daarnaast moet je verkoopdoelen kunnen stellen, een prijs kunnen

bepalen… daar heb je een commercieel bedrijf voor nodig.‘ De Zeeuw maakte het eerste prototype, Noldus maakt daar nu een verhandelbaar product van. ‘En dan kan De Zeeuw zich weer richten op nieuwe vindingen,‘ lacht Noldus. Wetenschap als doelgroep De samenwerking met De Zeeuw is exemplarisch voor de werkwijze van het bedrijf. ‘We zitten op dit moment in zo’n dertig verschillende samenwerkingsprojecten, nationaal en internationaal, met midden- en kleinbedrijf, universiteiten, ziekenhuizen, multinationals… Waarom wij zoveel met onderzoekers samenwerken? Omdat dat onze primaire doelgroep is! Wij maken producten voor wetenschappers. Wij kunnen dus alleen succesvolle producten maken als we nauw contact houden met onze klanten, we hebben feedback nodig vanaf dag één. User-centred design heet dat.‘ Van idee tot prototype tot product Overigens kunnen die samenwerkingen veel verschillende vormen aannemen, benadrukt de ondernemer. ‘Een onderzoeker kan ons op verschillende momenten benaderen. Met een vraag: “Ik wil dit en dit meten, kunnen jullie een techniek ontwikkelen waarmee dat kan?”. Of met een idee. Of met een compleet prototype.‘ Maar het mooiste vindt Noldus het als hij zelf met een nieuw idee kan komen. ‘Iets ontwikkelen van eerste idee tot kant-en-klaar product, dat is het mooiste van ondernemer zijn.‘ Preklinisch en klinisch onderzoek De oprichter en naamgever van Noldus Information Technology is zelf opgeleid als bioloog. De focus van zijn bedrijf ligt daarom vooral op toepassingen in dat vakgebied: ‘We werken aan toepassingen voor preklinisch en klinisch

onderzoek. Denk aan technieken voor het screenen van chemische stoffen die een genezend effect zouden kunnen hebben, bijvoorbeeld door in te werken op de hersenen.’ Zo natuurlijk mogelijk Het bedrijf ontwikkelt hulpmiddelen om mentale toestanden te bestuderen aan de hand van levende diermodellen. ‘Wij proberen technieken en systemen te ontwikkelen waarmee je dat in een zo ongestoord mogelijke natuurlijke omgeving kunt doen. We kijken dan met name naar aandoeningen die gedragsveranderingen veroorzaken. Denk aan angst, bewegingsstoornissen, hyperactiviteit, of een verstoord slaap/waakritme. Door gedrag te meten kunnen we zien wat er loos is en of zo’n nieuwe stof daarbij helpt. Zo worden de eerste stappen richting nieuwe geneesmiddelen gezet.‘ Wereld beter maken Noldus is een ondernemer in hart en nieren. ‘Het blijft een enorme kick als een klant ons product uitkiest.‘ Maar hij is ook een idealist. ‘Ik wil met technologie de wereld beter maken. Denk aan het vinden van nieuwe geneesmiddelen, zoals een medicijn dat Alzheimer tien jaar afremt. Als onze techniek daaraan kan helpen, word ik heel blij.‘ Slimme auto ziet breinprobleem bestuurder Hij durft ook best hardop te dromen. ‘We zijn nu een noninvasief instrument aan het ontwikkelen dat real-time kan meten wat er in menselijke hersenen gebeurt. Bijvoorbeeld met infrarood technieken, EEG en cardiovasculaire maten. Dat willen we onder andere gaan gebruiken in de automotive industrie. Dan krijg je intelligente auto’s die kunnen ingrijpen als er iets met de bestuurder fout gaat in mentaal of cognitief opzicht. Dat is niet eens hele verre toekomstmuziek.‘

Sneller dan jezelf Iets doen voordat je zelf wist dat je het van plan was. Dat wil dr. Boris Reuderink kunnen realiseren in computerspellen. Met zijn methode die uit EEGs informatie zoals intenties tot beweging kan filteren, wil hij de gaming markt veroveren. Gamedeveloper Jan Jonk van Dreams of Danu ziet legio kansen. ‘Uiteindelijk kan breincomputerinteractie (BCI) een extra dimensie van communicatie worden.‘ Hij oogt ontspannen, enthousiast en uitgerust. Toch leidt Boris Reuderink allesbehalve een rustig leven. Naast zijn full time aanstelling als postdoc bij het Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour aan de Radboud Universiteit, is hij een bedrijf begonnen. De eenmanszaak Cortext dient als opstapje naar een BV die hij uiteindelijk samen met Danny PlasOude Bos van de Universiteit Twente wil oprichten. ‘Brein-computerinteractie moet net zoiets gewoons worden als de computermuis,‘ droomt Reuderink hardop. ‘Toen die voor het eerst verscheen, vond iedereen hem grappig, maar voorzag men er geen enkel nut van. Nu is hij niet meer weg te denken.‘ Reuderink werkte tijdens zijn promotieonderzoek aan de Universiteit Twente aan modellen om zinnige informatie uit EEG te halen, en die vervolgens te gebruiken voor besturing van computers. ‘Ik heb mijn hobby machine learning, algoritmes die ervoor zorgen dat computers kunnen leren, toegepast op hersenensignalen.‘

Filteren Reuderink ontwikkelde een mathematische methode om uit een bulk aan opgenomen EEG-gegevens relevante data te filteren. ‘Er is veel variatie in de signalen van verschillende personen, maar ook bij een enkel individu. Je kunt het een beetje vergelijken met de ruis op analoge televisies. Die filter ik eruit, zodat je alleen het scherpe signaal ziet.‘ Oorspronkelijk was zijn onderzoek bedoeld om de hersensignalen van een individu stabieler te krijgen over de tijd, maar zijn methode blijkt ook heel goed te werken om de kalibratietijd van een BCI-systeem overbodig te maken. En dat bracht de jonge ondernemer op het idee om zijn resultaten verder te verspreiden.

Een grote drempel voor grootschalig gebruik van de huidige generatie BCI-controllers is de benodigde kalibratie. Voordat je aan de gang kunt met je hersensignalen, moet je de apparatuur eerst trainen. Hoe ziet jouw hersenactiviteit eruit, welk signaal staat voor welke functie? Storende spieren Met Reuderinks model hoef je een systeem niet per persoon te kalibreren, maar geldt één trainingssessie meteen voor alle mogelijke gebruikers. Hij werkt met

een model dat de input van zoveel mogelijk elektroden tegelijk verwerkt, en uit die zee van signalen het kenmerkende signaal voor bepaalde functies weet te vissen. ‘Je kunt als het ware inzoomen op een enkel hersengebied, al is dat signaal nog zo zwak ten opzichte van de rest van de signalen.‘ Want ook dat is nu nog lastig. Sommige signalen zijn zo sterk, dat ze alle andere overstemmen. ‘Als je je tanden een keer hard op elkaar zet, kan de detector al op tilt slaan.‘ Toch is er voor de consument ook nu al genoeg mogelijk, zegt gamedeveloper Jonk. De omslag is al groot genoeg. ‘Je moet mensen niet meteen een iPad in de handen geven als ze alleen nog maar aan telefoons met draaischijven gewend zijn,‘ zegt hij. ‘Wij gebruiken voor onze games nu een hele simpele headset met maar een paar sensoren, zodat mensen op hun gemak aan de nieuwe technologie kunnen wennen.‘ Gedrag aanpassen Alhoewel hij als medeoprichter van het bedrijf Dreams of Danu een ondernemer is, zijn Jonks motieven nog grotendeels idealistisch. ‘Ik wil brein-computerinteractie gebruiken om mensen te leren hun gedrag aan te passen op een plezierige, subtiele manier.‘ Jonk ontwikkelt daarvoor computerspellen, die je kunt besturen met behulp van hersenactiviteit. ‘Mensen kunnen bijvoorbeeld blokjes wegschieten. Naarmate ze meer geconcentreerd zijn, kunnen ze meer blokjes raken. Zo worden ze beloond voor een grotere concentratiegraad.‘ Daarnaast is hij ook geïnteresseerd in mate van ontspannenheid. ‘De maatschappij is zo snel, iedereen is zo gestrest. Met een spel kunnen wij mensen leren weer meer naar zichzelf te luisteren, en hen uitdagen om ook in stressvolle situaties te leren ontspannen.‘ Dit soort toepassingen fascineert Reuderink mateloos.

‘Ik heb het gevoel dat de horizon op een meter voor mijn neus ligt.‘ Juist die onvermoede nieuwe mogelijkheden waren voor hem de aanleiding zich met zijn bedrijf te richten op de gaming markt. ‘Ik hoop dat er uiteindelijk een hackerscultuur gaat ontstaan, waarin mensen nieuwe dingen gaan proberen waarvan we nu nog niet kunnen vermoeden dat het mogelijk is. Dat levert meteen ook weer nieuwe vragen op voor de wetenschap. Catalogus van emoties Ontwerper Jonk zou ook het liefst emoties kunnen vangen. ‘Zou het niet mooi zijn als je over een aantal jaar kunt meten wat mensen voelen? Stel je voor dat je bij een concert bent, en je kunt meteen zien of het publiek de muziek mooi vindt of niet. Dan zou je een soort catalogus kunnen maken van gevoelens en gedachten die mensen bij een bepaalde belevenis hebben.‘ Reuderink zoekt het op de korte termijn in extra aansturingsmogelijkheden voor beweging. ‘We kunnen met EEG zien wanneer iemand van plan is zijn hand te gaan bewegen, nog voordat hij zich daar zelf bewust van is. Daar liggen mooie mogelijkheden voor een spelomgeving. Als je in een voetbalspel wilt schieten bijvoorbeeld. Voordat je kunt schieten, moet je eerst uithalen. Het schot zelf valt pas een fractie later. En soms is de kans dan al voorbij. Met onze techniek kun je – nog voordat je die intentie omgezet hebt in een actie op je joystick, Kinect of Wii – al in de hersenen zien dat je wilt gaan schieten. Op dat moment begint je virtuele karakter al uit te halen. Als je dan alsnog bewust besluit geen doelpoging te willen wagen, kun je er altijd nog een schijnbeweging van maken.‘ Die mogelijkheid brengt hem op een filosofische vraag. ‘Je bent dan als het ware sneller dan jezelf. Welke wereld van mogelijkheden dat dan weer opent… ik laat me verrassen!’

Voeding voor het brein Waarom en wanneer koop je welk voedselproduct? En hoe kun je er met deze kennis voor zorgen dat gezonde producten blijvend aantrekkelijk zijn voor consumenten? Die vragen probeert het onderzoeksproject FOCOM (Food and Cognition Modelsystems) in krap vier jaar te beantwoorden. Drie nog te ontwikkelen meetsystemen helpen om het antwoord op deze vragen te vinden. Onlangs kreeg het onderzoeksproject FOCOM, een samenwerking tussen drie universiteiten en zeven bedrijven, ruim twee miljoen euro subsidie uit het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO). Samen met vier ton van de provincie Gelderland, bijna twee miljoen van het Rijk en de vier miljoen die de participerende partners bijeenbrengen, is er ruim 8,5 miljoen euro beschikbaar voor 3,5 jaar. Simuleren van keuzegedrag Projectleider dr. Thea van Kemenade van de Radboud Universiteit licht toe waar de tien partners zich op richten. ‘Waarom en wanneer heb je zin in welk eten? Wanneer stop je met eten of eet je door? En hoe speelt cognitie hierbij een rol? Dat zijn de centrale vragen in dit onderzoek. Vragen die uitdagend zijn voor de wetenschap, èn interessant voor het bedrijfsleven. Want als je weet hoe keuzegedrag en eetlustregulatie tot stand komt, kun je dat met keuzes voor voedingsingrediënten,

levensmiddelentechnologie, productpresentatie, campagnes of de verpakking ook beïnvloeden.‘ Dr. Koos Oosterhaven, Business Manager bij NIZO food research, onderschrijft het belang van deze vragen. ‘Je kunt mensen in consumententestpanels vragen wat ze vinden van de smaak, geur en textuur van voedsel. Maar kunnen ze dan ook zeggen wat ze echt vinden? Het is heel moeilijk om ervaringen vanuit je limbische systeem, de plaats in je hersenen waar onder andere de smaak verwerkt wordt, te vatten in woorden. We zouden liever een objectief meetsysteem hebben waarmee we eerder en betrouwbaarder emotie, motivatie en genot rechtstreeks in de hersenen kunnen meten.‘ Er zijn nu ook al wel mogelijkheden voor dat soort onderzoek, zegt de NIZO-vertegenwoordiger. ‘Maar dat is allemaal nog erg onpraktisch. Je moet je dan voorstellen dat iemand met zijn hoofd in zo’n MRIapparaat ligt, en dat wij hem dan twee bakjes vla met en zonder suiker laten eten. Dat is bijna niet te doen.‘ Evidence based voorspellen De partners in het project willen drie concrete meetsystemen opleveren: een virtuele shop simulator, een voedsel/cognitiesimulator en een modelsysteem om cognitieve functies objectief mee te meten. ‘De bedoeling is dat bedrijven producten kunnen ontwikkelen waarvan ze beter kunnen voorspellen of consumenten ze daadwerkelijk kopen, en of de waardering voor het product blijvend zal zijn,‘ zegt Van Kemenade. Bedrijven in de levensmiddelenindustrie zitten daarom te wachten op voorspellende modelsystemen in een virtual reality omgeving. In de modelsystemen krijgen proefpersonen bijvoorbeeld (sensorische) prikkels

aangeboden. De respons van de proefpersoon wordt gemeten via een serie technieken die signalen oppikken van het brein, de fysiologie, gelaatsexpressie en bijvoorbeeld via eye tracking. Zo is objectief te meten wat een proefpersoon ziet, ruikt, voelt en proeft en hoe dat zijn gedrag beïnvloedt. Maar voor dat er is, moet er nog heel wat gebeuren. ‘Momenteel gebeurt neuro-imaging veel via MRI-technieken, die duur en nogal belastend zijn voor proefpersonen. Maar als je weet welk hersengebied je specifiek in beeld wilt brengen, moet het mogelijk zijn om een goedkopere, verrijdbare scanner te maken die je in het voedingslab kunt gebruiken, of in een gesimuleerde testomgeving,‘ schetst Van Kemenade de uitdaging. Dus bijvoorbeeld terwijl iemand zich – al of niet virtueel – in een supermarkt bevindt. Gezonde voeding Een belangrijke groeimarkt voor de levensmiddelenindustrie is gezonde voeding, zegt Oosterhaven. ‘Consumenten vragen om producten met minder suikers en vetten. Maar hoe zorgen we er nu voor dat ze ook daadwerkelijk voorkeur hebben voor gezondere producten, deze willen kopen en blijven eten? Problemen als obesitas, overeten, maar ook ondereten, bijvoorbeeld in verzorgingshuizen, vragen om een oplossing. We moeten voeding ontwikkelen die men wèl eet, en blijft eten. En die dus even lekker is en eenzelfde emotionele beleving geeft als de minder gezonde variant.‘ Om echt grip te krijgen op hoe het menselijk lichaam op voedsel reageert, is alleen hersenonderzoek niet voldoende. ‘Het gaat om tweerichtingsverkeer,‘ legt Van Kemenade uit. ‘Hoe zorgt het maag-darmkanaal voor impulsen in de hersenen die het eetgedrag aansturen, en hoe kun je met cognitieve ingrepen het eetgedrag beïnvloeden? Als je een

zoutarm of energiearm product aantrekkelijk verpakt, maar als de beloning in de vorm van voorziening in energiebehoefte tegenvalt voor je lichaam, hoe lang koop je het dan nog? Of ga je extra veel eten om deze beloningsbehoefte alsnog te krijgen?’ Complementaire partners NIZO is een contractonderzoeksbedrijf. Waarom participeren zij in dit consortium? Oosterhaven is daar duidelijk over. ‘Wij willen onze klanten de nieuwste methodologie en technieken kunnen aanbieden. Eerder hadden we al samengewerkt met het Donders Instituut, en toen was het ons al meteen duidelijk dat onze kennis van voedsel, waardoor wij bijvoorbeeld gecontroleerd variaties kunnen aanbrengen in producten, en hun ervaring met brein imaging technieken samen mooie dingen kunnen opleveren.‘ Het huidige consortium bevat wat Oosterhaven betreft een mooie mix aan expertises. ‘Wij kunnen heel nauwkeurig gedefinieerde producten maken die in samenstelling, smaak, geur of textuur van elkaar verschillen. Een bedrijf als Noldus kan samen met de sensorexperts de instrumenten ontwikkelen om bijvoorbeeld uiterlijke reacties van proefpersonen zoals oogknippers te meten. Die symptomen kunnen worden getoetst aan de brein imaging van het Donders Instituut, en een betrokken eindgebruiker kan die resultaten meteen in de praktijk uittesten. Zo koppelen we de hele keten van voeding, cognitie en gedrag aan elkaar.‘

B

S





R

C


A

A



I


N


N

Ingenieu∑e


S


Breinproducten. Toepassingen van het hersen- en cognitieonderzoek

Recommend Documents