Brains Unlimited leest gedachten

Patrick Marx

In 2012 krijgen neurowetenschappers van de Universiteit Maastricht de beschikking over ‘s werelds krachtigste MRI-scanner voor medisch onderzoek bij mensen.

Neurowetenschappers zijn net astronomen of deeltjesfysici, ze willen steeds sterkere meetapparatuur voor het najagen van hun heilige graal. Waar sterrenkundigen leefbare planeten zoeken en deeltjesfysici op het Higgs deeltje jagen, proberen neurowetenschappers de code van het brein te kraken. Deze neuronale code komt met de nieuwe scanner in beeld. Daarmee wordt het zelfs – zij het in beperkte mate – mogelijk de gedachten van een proefpersoon te lezen. Het is een van de dingen waar het Maastrichtse Brains Unlimited project naar kijkt.

 

In een MRI-scanner richt het magneetveld de kernspin van waterstof in één richting. Een radiopuls verstoort deze kernspin kortdurend. Zodra de spin weer de richting van het magneetveld aanneemt, zenden de atoomkernen een radiosignaal uit. Dit signaal wordt opgevangen en tot een beeld verwerkt. Hoe hoger de gewenste resolutie, hoe sterker het benodigde magneetveld. Een gemiddelde ziekenhuisscanner heeft een 1,5 Tesla sterk veld. De Maastrichtse scanner krijgt een sterkte van 9,4 Tesla.

 

Productmanager MRI van Siemens Healthcare Erik van den Bergh over de technische uitdagingen achter de bouw van de scanner: ‘Een standaard scanner schermt de omgeving van zijn magneetveld af met magneetspoelen waardoor een tegengestelde stroom loopt. Bij 9,4 Tesla zijn de Lorentzkrachten (de kracht van het magneetveld op een elektrische lading, red.) echter zo groot dat de afschermende spoelen breken.’ Om het magneetveld toch af te schermen komt de vijftig ton zware scanner in een apart scannerlaboratorium omhuld door zeshonderdduizend kilogram ijzer. Het gebouw herbergt ook een 3 en een 7 Tesla MRI scanner.

 

Staande golven

Siemens ontwikkelde de basis van de scanner. Met het Duitse Forschungszentrum Jülich en binnenkort Brains Unlimited werkt het bedrijf aan problemen en toepassingen. Zo neemt Forschungszentrum Jülich natuurkundige vraagstukken voor zijn rekening. Van den Bergh: ‘De golflengte van de radiopulsen in een 9,4 Tesla scanner bereiken de dimensies van een mens waardoor in het lichaam staande golven kunnen ontstaan. Deze verstoren het homogene magneetveld. We lossen dit op met zestien radiozenders in plaats van één. De Duitse onderzoekers berekenen met supercomputers de fase en vorm van alle radiopulsen.’ Waar Jülich voor de hardware zorgt, gaat Maastricht met de meetgegevens aan de slag. Siemens profiteert van de ervaringen van beiden bij de verdere ontwikkeling van de scanners.

 

Op 6 juli 2012 zal prins Willem Alexander het scannerlaboratorium openen. De Maastrichtse onderzoekers krijgen dan beelden met een resolutie van enkele micrometers. ‘Net niet genoeg om individuele cellen te zien’, aldus van den Bergh.

 

Huis of boom

Experimenten met scanners met een magneetveld van 7 Tesla laten zien dat de neuronale code in zicht komt. Onderzoeker Elia Formisano: ‘We kunnen nu al een proefpersoon in een scanner vragen aan een huis te denken en vervolgens aan een boom. Als hij daarna aan één van beide objecten denkt, zien we aan de meetresultaten welk object dit is.’

 

Er zijn nu wereldwijd pas twee 9,4 Tesla MRI-scanners. Eén daarvan staat in het Duitse Jülich, waar hij in 2008 is geïnstalleerd (foto) (beeld: Siemens)