Wedloop naar ons brein

Zou het kunnen dat een arts de wereld kan zien zoals zijn demente patiënt die ziet door 'in te loggen' in diens hersenen? Ondergedompeld in een 3D-omgeving en met sensoren geconnecteerd aan een hersensimulator die een 'beschadigd' model afspeelt, zou de specialist exact zien hoe de patiënt de wereld beleeft. Of neem aan dat een test met medicijnen tegen parkinson artsen via een computermodel exact laat zien welke molecule welk effect heeft op de miljarden neuronen in onze hersenen.

Die scenario's zijn de inzet van de twee grote breinprojecten die de komende tien jaar in de VS en de EU lopen. Vergelijk het met de ontdekking van de maan. Op die manier kondigde Barack Obama in april vorig jaar het BRAIN-project aan. Dat staat voor 'Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies' en kost 3 miljard dollar, naar rato van 300 miljoen per jaar, en dat tien jaar lang. Bedoeling: met nieuwe beeldtechnieken een zo precies mogelijk zicht krijgen op wat zich in de 100 miljard neuronen in onze hersenen afspeelt en hoe ze samenwerken. Want de hersenen zijn voor het overgrote deel even onontgonnen terrein als de maan dat voor 1969 was.

Supercomputer

Niet verwonderlijk dus dat Europa met een tegenhanger is komen aanzetten, het Human Brain Project (HBP). Bedoeling: alle kennis over ons brein in één computerprogramma gieten en zo virtueel 'levende' hersenen maken. Het project kan de basis leggen voor de volgende generatie supercomputers en in drie dimensies de werking van de hersenen doorgronden.

Dat laatste kan de genezing voor ongeveer vijfhonderd hersenziektes mogelijk maken, onder andere door nieuwe medicijnen direct op het stel virtuele hersenen te testen. Kostprijs: 1 miljard euro. Daarmee is het een van de grootste door de EU-gesponsorde initiatieven.

Maar het kan nog gigantischer. Een half jaar na de lancering trekt het HBP, waaraan al een 80-tal organisaties meedoet, er nu nog 32 nieuwe uit 13 landen aan. Die krijgen 8,3 miljoen euro om aan de constructie van de digitale hersensimulator te werken. Liefst 561 organisaties, die in een bikkelharde strijd verwikkeld zitten, hebben voor een plekje in het prestigieuze HBP geijverd.

En de KU Leuven is onder de gelukkigen. "Het was een pak competitiever dan gewoonlijk. Iedereen wil op die trein", getuigt professor Wim Vanduffel van de onderzoeksgroep neurofysiologie. Het team zal gegevens over de visuele en audititieve systemen doorlichten in de hersenen van primaten en mensen. "Daarvoor gebruiken we nieuwe analytische technieken. Zo kunnen we aandoeningen beter begrijpen en specifieke tests die we niet bij mensen kunnen doen bij primaten te doen", zegt Vanduffel.

Ons land is niet slecht vertegenwoordigd want de Universiteit van Gent was er al van bij het begin bij. "Wij gieten het gedrag van neuronen, die soms wel en soms niet reageren met prikkels, in eenvoudige wiskundige regels. Die worden dan toegepast in computerchips, zodat die meer en meer zoals neuronen gaan werken", zegt professor Benjamin Schrauwen van de vakgroep elektronica en informatiesystemen aan de UGent.

Complex hoofd

Al die deelonderzoeken vloeien samen in één virtueel brein dat op een supercomputer zal draaien. Alle kennis over de werking van de hersenen zal daarin laag per laag systematisch ingevoerd worden. De supercomputer zal een kracht moeten hebben van een triljoen (één met 18 nullen) handelingen per seconde. Zo complex is ons hoofd namelijk.

De precieze kopie van de hersenen maakt het mogelijk onderzoek tot op het kleinste hersencelniveau te doen, de samenhang en samenwerking van alle lagen in de hersenen te onderzoeken en bepaalde 'schade' toe te brengen zodat gericht naar oplossingen kan worden gezocht. "Er bestaan nu eenmaal geen ratten met depressies of alzheimer waar je proeven op kunt doen", zegt Schrauwen.

Zowel in de VS als in de EU klonk al kritiek op de enorme fondsen die naar de tienjarige hersenprojecten gaan. Toch gaan de initiatiefnemers, respectievelijk Barack Obama en de Europese Commissie, voluit door. "Er is een wedloop tussen beide projecten, ook al is het Amerikaanse eerder de samenstelling van een hersenatlas, terwijl Europa echt virtuele hersenen simuleert", zegt Schrauwen.

Maar ondertussen is eveneens sprake van plannen tot samenwerking. "Een logische evolutie", reageert het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Wie zoveel onbekend terrein wil ontdekken moet de handen in elkaar slaan. "Beide projecten sluiten bovendien evengoed op elkaar aan als de linker- en de rechterhersenhelft."

---

VS

Naam: BRAIN-project ('Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies')

Kostprijs: 3 miljard dollar (300 miljoen per jaar, tien jaar lang)

Doel: met nieuwe beeldtechnieken een zo precies mogelijk zicht krijgen op wat zich in de 100 miljard neuronen in onze hersenen afspeelt en hoe ze samenwerken.

EU

Naam: Human Brain Project (HBP)

Kostprijs: 1 miljard euro

Doel: alle kennis over ons brein in één computerprogramma gieten en zo virtueel 'levende' hersenen maken

Deelnemers: 112 organisaties uit verschillende landen