Circa veertig miljoen mensen in de wereld zijn blind. Het verlies van het gezichtsvermogen vermindert hun onafhankelijkheid en de kwaliteit van hun leven. Het doel van dit project is de ontwikkeling van een visuele hersenprothese bij resusapen met als uiteindelijk doel om een beperkte vorm van herstel van het zien bij blinden mogelijk te maken. De prothese stimuleert via geïmplanteerde microelektroden het deel van de hersenen dat verantwoordelijk is voor het zien. De elektroden zijn verbonden met een camera. Een visuele prothese zou uitkomst kunnen bieden voor een grote groep patiënten. De meerderheid van de blinde patiënten heeft geen baat bij een netvliesprothese (chip in het netvlies) omdat bij hen de verbinding tussen het oog en de hersenen verloren is gegaan. Bij mensen die normaal zien, komt het licht het oog binnen en valt op het netvlies, waar lichtgevoelige cellen de lichtsignalen omzetten in elektrische signalen, die vervolgens via de oogzenuw naar de hersenen worden gestuurd. Eerdere studies lieten zien dat zwakke elektrische stroompjes, direct toegediend aan de hersenen via operatief aangebrachte elektroden, kunnen worden gebruikt om zo kunstmatig waarnemingen op te wekken. Deze waarnemingen worden "fosfenen" genoemd en worden door de proefpersoon ervaren als kleine lichtpuntjes. In ons eerdere onderzoek hebben we elektrische stimulatie van de hersenen getest over een periode van 1-2 jaren. We konden aantonen dat de apen in staat waren kunstmatig opgewekte vormen te herkennen, vergelijkbaar met de manier waarop een patroon van pixels van een matrixbord kan worden verlicht om een herkenbare vorm te creëren. Dit resultaat toont aan dat deze techniek in de toekomst gebruikt kan worden voor het herstel van een vorm van zien bij blinden. Hoewel we met succes de doeltreffendheid van de implantaten voor stimulatie van de cortex hebben aangetoond, moeten we de relatie tussen de hersenstimulatie en de waarneming beter begrijpen en het implantaat geschikt maken voor mensen die blind zijn. De doelstellingen van het huidige project zijn om (a) de functionaliteit van kunstmatig gegenereerde beelden beter te begrijpen en (b) de resultaten te vertalen naar een functioneel implantaat dat later kan worden getest in blinde mensen.

Voor de resusapen zal het ongerief matig zijn. Dit matige ongerief ontstaat omdat in de loop van de proef meerdere operaties onder anesthesie nodig zijn. Dit matige ongerief is telkens van korte duur. De rest van de tijd wordt de aap getraind om gedragstaken uit te voeren en worden metingen gedaan aan hersencellen en worden hersencellen elektrisch geactiveerd; het ongerief door deze handelingen is licht. Om de apen te motiveren voor het uitvoeren van de gedragstaken is de toegang tot drinkwater beperkt en kunnen de dieren door het uitvoeren van de taken water verkrijgen. Aan het einde van de dag zullen de dieren altijd voldoende water hebben gekregen. De mate van ongerief door de gecontroleerde vochtopname is licht.

Een aantal belangrijke aspecten van de prothese kan alleen worden getest in resusapen. Wij moeten beoordelen of de prothese visuele waarnemingen oplevert met voldoende fosfenen op de juiste plaats om bruikbaar te zijn bij de mens. Het is essentieel om een groot aantal elektroden in de hersenen te implanteren en het dier te trainen om de waarnemingen opgewekt met elektrische stimulatie te rapporteren, terwijl het zijn ogen stilhoudt ("fixeert"). Deze proeven kunnen niet in vitro worden gedaan omdat het om waarneming en gedrag gaat. Ze kunnen ook niet gedaan worden in andere, “lagere” proefdieren. Knaagdieren hebben een kleine visuele hersenschors en het is onmogelijk zijn voldoende elektroden te implanteren voor complexere waarnemingen. Bovendien zijn er veel verschillen in de organisatie van het visuele systeem tussen knaagdieren en de mens. Knaagdieren hebben bijvoorbeeld geen gele vlek, zien daardoor veel minder scherp dan mensen en de hogere hersengebieden zijn anders dan bij primaten, waaronder mens en resusaap. Andere grotere proefdieren, zoals varkens en katten, hebben grotere hersengebieden waardoor meer elektroden geplaatst zouden kunnen worden, maar zij kunnen niet worden getraind om te fixeren op een puntje en om complexere waarnemingen te rapporteren. Resusapen daarentegen hebben een visueel systeem dat sterk lijkt op dat van de mens, met een gele vlek en de organisatie van hun hersenschors lijkt op die van de mens. Bovendien weten we veel over het visuele systeem van resusapen, de hersengebieden betrokken bij oogbewegingen en de hogere visuele gebieden, zodat onze experimenten kunnen voortbouwen op deze kennis. Er is daarom geen alternatief voor deze experimenten.