‘Spieren werken als motoren’

Hij stortte neer uit de ruimte, leek total loss, maar de astronaut werd uitgerust met metalen onderdelen, sterke motoren en een oneindig scherp zicht. Frans van der Helm glundert terwijl hij een fragment toont van de zeventiger-jaren tv-serie ‘De man van zes miljoen’. “Geweldig. En hij kan ook zestig mijl per uur lopen.”

Is het ooit mogelijk om zo’n bionische mens te maken?

“Zeg nooit nooit. Maar er is een forse doorbraak nodig. Als je kijkt naar mensen die nu revalideren met prothesen, dan zie je mensen die schuifelen. Het is ontzettend complex om neuronen te stimuleren. Je kunt maar een beperkt aantal elektroden aanbrengen om spieren mee aan te sturen. In het lichaam wordt dat gedaan door tienduizenden zenuwcellen. Ik denk dat er een doorbraak moet komen in de kweek van zenuwcellen op chips.”

U doet onderzoek naar de neuromusculaire aansturing bij de mens. Is dat niet het onderzoeksveld van neurologen?

“Wij zijn regeltechneuten. Ik zeg wel eens tegen de neurologen van de Universiteit Leiden, met wie we samenwerken, dat ik niet snap dat ze zich bezig houden met neurologie zonder basale kennis te hebben van regeltechniek. Wij zien overal feed-back-loops in en we vergelijken de besturing van het menselijk lichaam met die van een robot. Spieren werken als motoren. Spierspoeltjes en peesorgaantjes meten de positie, snelheid en kracht van de spieren, en het centrale zenuwstelsel is de regelaar die het gedrag bepaalt. Neurologen lachen dan wat en zeggen dan weer tegen ons dat onze modellen te simpel zijn.” 

U bent algemeen directeur van het onderzoeksconsortium Trend (Trauma Related Neuronal Dysfunction). Waar houden jullie je mee bezig?

“Een van onze belangrijkste onderzoekslijnen is gericht op mensen met het complex regionaal pijnsyndroom. Een ontsporing van het centrale zenuwstelsel leidt bij die mensen tot hevige pijn en spasmen. We hebben een robot ontwikkeld die kan meten hoe deze patiënten hun spieren aansturen door middel van reflexen. 

Patiënten houden een handgreep vast die willekeurige krachten genereert en ze moeten het handvat stabiel houden door terug te duwen. Het apparaat werkt met krachtverstoring en niet met positieverandering zoals de meeste apparaten in de wereld. Het voelt daardoor heel glad aan en de metingen bevatten nauwelijks ruis. Wetenschap is het gevecht tegen de ruis.”

Wat heb je aan de metingen?

“Je centrale zenuwstelsel vervult twee taken. Stel je loopt door de gang met een kopje koffie. Je zenuwstelsel zorgt er dan voor dat je je hand in een bepaalde positie kunt houden; dat is de positietaak. Het heeft ook een zogenaamde krachttaak, waardoor het in staat is om krachten op te vangen door mee te veren – anders zou je de hele tijd koffie morsen. Bij de patiënten schakelt het zenuwstelsel niet goed over van de ene taak naar de andere. Er zijn medicijnen voor, maar het kan maanden duren voordat die aanslaan en de behandeling vergt een ingrijpende operatie waarbij een medicijnpomp onder de huid wordt aangebracht. Met onze robot meten wij of de medicijnen aanslaan.”