Implantaat tegen doofheid werkt beter met opgehitste hersenstam

Posted on December 23, 2022 by admin

N.B. Het kan zijn dat elementen ontbreken aan deze printversie.

Neurowetenschap De ‘blauwe kern’ in de hersenstam helpt zenuwcellen zich aanpassen aan de onnatuurlijke signalen van een gehoorprothese.

Niki Korteweg

23 december 2022

Leestijd 2 minuten

Cochleaire implantaten bij mens (boven) en rat, opgerold in het slakkenhuis van het oor. Het menselijk implantaat telt 22 kanalen, die elk een geluidsfrequentieband registreren. Bij de rat zijn er 8.

Foto R. Froemke

Door bij dove ratten met een geïmplanteerde gehoorprothese óók een gebied in de hersenstam te prikkelen, verbetert de werking van het apparaat. Amerikaanse wetenschappers vermoeden dat de stimulatie van dit cruciale gebied ervoor zorgt dat hersencellen flexibeler worden, waardoor hersennetwerken zich kunnen aanpassen aan de nieuwe manier van ‘horen’. Het nieuwe inzicht, dat woensdag werd beschreven in het wetenschappelijke tijdschrift Nature, biedt aanknopingspunten om de werking van cochleaire implantaten bij mensen te optimaliseren.

Een cochleair implantaat kan het gehoor herstellen bij zeer slechthorende mensen, bij wie het binnenoor niet goed functioneert. Maar het helpt niet bij iedereen even goed: sommige patiënten kunnen binnen een paar uur na de operatie al gesproken woorden begrijpen, maar bij velen duurt het maanden of jaren voordat ze er baat bij hebben.

Lees ook: Hij werd doof geboren en kan nu horen: ‘Anders kon ik geen babygeluiden horen’

Meest gebruikte neuroprotheses

Gewone gehoorapparaten versterken het geluid dat binnenkomt. Een cochleair implantaat werkt anders: het zet geluid om in elektrische signalen. Cochleaire implantaten zijn de meest gebruikte neuroprotheses: wereldwijd zijn er ruim 735.000 geïmplanteerd. In Nederland hebben ongeveer 8.500 mensen een cochleair implantaat, in 2019 kregen 200 kinderen en 400 volwassenen er een of twee, tijdens de pandemie lagen die aantallen wat lager.

Het implantaat wordt aangebracht in een essentieel deel van het binnenoor: het slakkenhuis (de cochlea), een opgerold buisje gevuld met vloeistof. De wand daarvan is bekleed met tienduizenden haarcellen. Bij horende mensen zetten die haarcellen vibraties – die via het trommelvlies door geluid ontstaan – om in elektrische signalen. Die gaan via de gehoorzenuw, de hersenstam en andere hersengebieden naar de auditieve hersenschors. Daar wordt de luisteraar zich bewust van het gehoorde.

Een cochleair implantaat omzeilt de haarcellen en stuurt elektrische prikkels direct naar de gehoorzenuw. Een microfoon aan de buitenkant van het oor vangt geluiden op, een processor vertaalt die in elektrische signalen, een zender stuurt die signalen naar het implantaat: een elektrode in het slakkenhuis die direct de gehoorzenuw prikkelt. De geluidswaarneming is wel anders dan die van normaal horende mensen.

Lees ook: Hoe dove muizen ineens weer zachte piepjes kunnen horen

De onderzoekers testten mini-cochleaire implantaten bij ratten. Die dieren konden aanvankelijk goed horen, en ze werden getraind om alléén bij een bepaalde toon een blokje suiker als beloning te krijgen – en niet bij zes andere tonen. Daarna maakten de onderzoekers de dieren doof met een middel dat haarcellen vernietigt. Vervolgens implanteerden ze de gehoorprotheses en probeerden ze de ratten opnieuw te trainen, maar nu met de exclusieve beloning bij een andere toon. Net als bij mensen werkte het implantaat slechts bij een deel, en varieerde de tijd die de ratten nodig hadden om de verschillende tonen goed te leren onderscheiden.

Belangrijke rol blauwe kern

Bij de dieren die snel de nieuwe taak leerden en bij wie het implantaat dus goed werkte, bleek een specifiek gebied in de hersenstam actief: de locus coeruleus, ofwel de blauwe kern. Als de Amerikanen dat gebied stimuleerden bij de ratten bij wie het implantaat niet goed werkte, leerden die ratten ineens ook binnen een paar dagen correct op de geluiden te reageren.

De blauwe kern blijkt dus een belangrijke rol te spelen bij de aanpassingen die in hersennetwerken moeten plaatsvinden om goed met de kunstmatige signalen van de prothese om te kunnen gaan. De auteurs hopen dat stimulatie van de blauwe kern een manier kan zijn om de prestaties van cochleaire implantaten bij mensen te versnellen en verbeteren, en wellicht ook van andere neuro-protheses.

Hebben mannelijke kangoeroes ook een buidel?

admin
November 14, 2024
0

Het is een koddig gezicht: een jonge kangoeroe die zijn kop uit de buidel van zijn moeder steekt. Zij kan met baby-aan-boord (of ‘joey’, zoals het jong in Australië heet) prima 50 kilometer per uur hoppen. Speciale buidelspieren klemmen het jong dan stevig tegen haar aan. Maar… is het wel altijd een zij? Of geeft ook de vader het jong soms een lift? En hoe zit dat bij andere buideldieren?

Er bestaat een enorme verscheidenheid aan buideldieren, van de platkopbuidelmuis van 4 gram tot de rode reuzenkangoeroe die zich kan meten met een gemiddelde Europese man. De nu uitgestorven Diprotodon optatum woog maar liefst drie ton.

De meeste buideldieren vind je in Australië en Nieuw-Guinea en de eilanden daaromheen. Daar leven vier groepen: buidelmollen, buideldassen, roofbuideldieren (waaronder de uitgestorven Tasmaanse buidelwolf, maar ook diverse buidelmuizen), en ten slotte klimbuideldieren. Die laatste groep omvat rasechte klimmers zoals koala’s, possums en koeskoezen, maar ook vliegende buidelmuizen, wombats die graven en kangoeroes die hoppen – hoewel er ook boomkangoeroes bestaan.

En dan zijn er nog drie groepen buideldieren in Zuid-Amerika, waaronder de opossums (niet te verwarren met de possums van Oceanië). Eén opossumsoort komt ook voor in de zuidelijke VS.

Niet alle buideldieren hebben een buidel. Sommige soorten, waaronder veel opossums, hebben een simpele huidplooi die de zogende jongen deels bedekt. Andere, zoals de opossummuizen, hebben helemaal geen buidel. Zij dragen hun zogende jongen gewoon mee in hun dikke vacht. Veruit de grootste groep buidelloze buideldieren zijn… alle mannelijke exemplaren. Van buidelmuis tot kangoeroe: alleen het vrouwtje heeft een buidel. (Sommige websites melden twee uitzonderingen: de water-opossum en de Tasmaanse buidelwolf. Maar hierbij gaat het om een huidflap die de mannelijke geslachtsdelen beschermt.)

Bij de zoogdiergroep waartoe wijzelf behoren, de placentazoogdieren, zijn de mannelijke en vrouwelijke geslachtskenmerken in aanleg hetzelfde. Ze ontwikkelen zich tot mannelijke of vrouwelijke kenmerken onder invloed van hormonen. Zo is de penis van de man ‘homoloog’ aan de clitoris en schaamlippen van de vrouw: hij is ontstaan uit dezelfde embryonale weefsels. Dit verhaal verklaart ook waarom mannelijke placentazoogdieren tepels hebben, en soms zelfs melkklieren.

Bij buideldieren gaat die embryonale ontwikkeling anders. Het mannetje ontwikkelt een balzak met testes op de plek waar het vrouwtje haar buidel en tepels krijgt, maar dat gebeurt uit verschillende embryonale weefsels. Scrotum en buidel zijn dus niet homoloog – mannetjes hebben buidel noch tepels.

De buidel is overigens een machtig orgaan, eigenlijk een externe baarmoeder. De jongen worden zéér onderontwikkeld geboren: bij kangoeroes al na drie tot vier weken. Het jong, kaal en blind en kleiner dan een kidneyboon, kruipt over de buik van de moeder naar de buidel – een precaire reis. In de buidel, die vanbinnen kaal is, zuigt hij zich klemvast aan een van haar vier tepels. Die laat hij twee maanden lang niet los. Zweetklieren in de buidel scheiden antimicrobiële stoffen af.

Na vijf maanden steekt het jong soms zijn kop uit de buidel; na acht maanden hopt hij zelf rond, maar drinkt nog wel bij de moeder. Hij heeft dan zijn eigen, grote tepel die met hem is meegegroeid en steeds precies aangepaste melk gaf. Intussen hangt er dan aan een piepkleine tepel alweer een nieuwe piepkleine joey.

Is er genoeg drinkwater in Noord-Brabant? ‘Ik vrees een nachtmerrie als de rechter zegt dat we minder mogen oppompen’

admin
November 14, 2024
0

Als een zaak onder de rechter is, heeft Rob van Dongen geleerd, moet je altijd „een beetje terughoudend” zijn. Maar de mogelijke gevolgen van het juridische geschil zijn in dit geval zo omvangrijk, dat de directeur van het drinkwaterbedrijf Brabant Water er toch wel wat over wil vertellen. „Dit kunnen heel spannende jaren worden”, zegt Van Dongen, gestoken in veiligheidslaarzen, op een van de 29 productielocaties, in Tilburg. Hij vreest „een nachtmerrie” als binnenkort de rechter uitspreekt dat Brabant Water op deze locatie niet langer 18 miljoen kubieke meter grondwater mag oppompen, maar slechts 14,7 miljoen kuub.

In dat geval, legt Van Dongen uit, zal hij de komende pakweg vijf jaar steeds opnieuw angstig moeten afwachten of de zomers niet te heet worden en de vraag naar water niet zo hoog is, dat aan het eind van het gebruiksjaar bedrijven van drinkwater moeten worden afgesloten. Zelfs nu al heeft het bedrijf „best een vervelend besluit” moeten nemen: nieuwe bedrijven ten westen van Tilburg die jaarlijks meer dan twintigduizend kuub drinkwater verbruiken, worden niet meer aangesloten. Gemiddeld verbruikt Nederland dagelijks ruim 130 liter water per persoon.

En het kan dus nog erger. Van Dongen: „Als wij minder water mogen oppompen, zou ik niet weten wat ik moet doen. Ik denk dat ik voor de deur van de provincie ga staan en vraag: zeggen jullie het maar, geef maar een tijdelijke ontheffing om toch meer water te winnen. De formele taak om te zorgen voor voldoende drinkwater ligt immers bij de provinciale overheid.”

Onverwachte afslag

De Tilburgse drinkwaterfabriek ligt op enkele kilometers afstand van een natuurgebied, de Regte Heide, dat al jaren kampt met verdroging en de gevolgen van te veel stikstof. Dit Natura 2000-gebied tussen Goirle en Riel, heeft dringend behoefte aan een opknapbeurt. Eigenaar en beheerder Brabants Landschap besloot, samen met de Brabantse Milieufederatie, bezwaar te maken tegen een natuurvergunning die drie jaar geleden door Brabant Water werd aangevraagd. Deze vergunning is een aanvulling op de in de jaren zeventig verstrekte vergunning voor de winning van jaarlijks 18 miljoen kuub water, wat Brabant Water tot enkele jaren geleden had beperkt tot 14,7 miljoen kuub.

In januari dit jaar stelde de rechter de natuurorganisaties in het gelijk. Van Dongen: „Niemand had deze uitspraak zien aankomen. De rechter nam een zeer onverwachte afslag. Dit was voor zover ons bekend de eerste keer dat een rechter een bestaande vergunning niet overeind laat.” Het drinkwaterbedrijf spande ijlings een kort geding aan, kreeg in een tussenvonnis gelijk en mocht, tot de definitieve uitspraak die eind dit jaar wordt verwacht, toch weer achttien miljoen kuub oppompen. Voorlopig.

Intussen proberen Brabant Water, de provincie en de natuurorganisaties tot afspraken te komen. Dat is nog niet gelukt. Van Dongen: „Niet iedereen lijkt te beseffen dat onze winning van grondwater er niet alleen voor zorgt dat consumenten en bedrijven van voldoende drinkwater kunnen worden voorzien. Als wij in heel Brabant zouden stoppen met oppompen, dan zouden sommige boeren nooit meer met hun tractor het land op kunnen. Dus mensen kunnen wel roepen dat wij minder water moeten oppompen, maar de werkelijkheid is weerbarstig. Ook voor de natuur op de Regte Heide zou het nauwelijks uitmaken, zo hebben onze eigen ecologische studies uitgewezen, want wij winnen het water in Tilburg op gemiddeld zo’n 130 meter diepte. Daar wortelen geen bomen.”

Verdroging schaadt de natuur

Ernst-Jan van Haaften
hoofd natuurbeheer Brabants Landschap

De natuurorganisaties betwisten dat er geen verband is tussen de grondwaterwinning en de staat van de Regte Heide. „Verdroging schaadt de natuur”, zegt Ernst-Jan van Haaften, hoofd natuurbeheer van Brabants Landschap. De Regte Heide, bijna zeshonderd hectare groot, is een afwisselend, glooiend landschap en wordt Europees beschermd, vooral vanwege de aanwezigheid van vochtige heide, beekdalen en vennen en moerasvegetatie zoals het zeldzame, lelieachtige, beenbreek en vele vogel- en vlindersoorten.

Verdroging maakt deze gebieden minder geschikt voor deze plant- en diersoorten. „En uiteindelijk verdwijnen ze”, zegt Van Haaften. De rechter heeft gevraagd om aanvullend ecologisch onderzoek, want, zo legt Van Haaften uit: „Diverse ecologische experts zijn het oneens over de effecten van de waterwinning op de natuur.”

Code rood

De rechtszaak in Brabant is een van de vele belemmeringen die de tien grote drinkwaterbedrijven ervaren in hun streven om aan de stijgende vraag te voldoen. Alle bedrijven hebben voor 2030 extra productiecapaciteit nodig, sommige al heel snel. Maar: „Het is helemaal niet zeker dat dit tijdig lukt”, schreef onlangs de vereniging van waterbedrijven Vewin in reactie op het regeerakkoord van het nieuwe kabinet. De kwestie in Brabant illustreert deze trend treffend.

Het bedrijf was enkele jaren geleden begonnen met extra grondwater oppompen in Tilburg, tot de vergunde achttien miljoen, aangezien in het westen en midden van Brabant „code rood” geldt; daar wordt méér water opgepompt en geproduceerd dan de gebruikelijke 90 procent. De laatste 10 procent worden normaliter als ‘operationele reserve’ aangehouden, voor hete zomers als de vraag ineens heel groot kan zijn, voor calamiteiten zoals breuken in leidingen.

Intussen stijgt de vraag jaarlijks met ongeveer 1,5 procent omdat de groei van de bevolking en de economie gewoon doorgaat

Rob van Dongen
directeur van Brabant Water

Daarnaast, legt Rob van Dongen uit, werkt het bedrijf aan een nieuwe winning, in het westen van de provincie, die over een jaar of vijf moet gaan produceren. Van Dongen: „De vraag is of dat lukt. Wij hebben ingenieursbureaus laten uitzoeken waar we nog op een traditionele manier meer water kunnen winnen zonder dat de omgeving daar last van heeft. Dat werd het West-Brabantse Kruisland. Die winning kan 3,5 miljoen kuub opleveren. Maar zelfs op deze locatie komen boeren in het geweer, omdat ze er weliswaar geen last van zullen hebben, maar bang zijn dat ze dat later wel zullen krijgen.” Ze zijn bijvoorbeeld bang voor verzilting en verzakkingen, beperking van hun bedrijfsvoering, en maken bezwaar. Dat kan de extra productie vertragen.

Datzelfde geldt voor twee andere projecten. Een nieuwe experimentele brakwaterfabriek in het Land van Altena opent deze maand en zal na een aantal jaren proefdraaien vanaf 2030 vijf miljoen kuub drinkwater leveren uit brak grondwater.

Verder start binnenkort de bouw van een proeffabriek, bij Bergen op Zoom, die vanaf 2032 tien tot vijftien miljoen kuub water kan produceren uit zeewater. Heel innovatief. Van Dongen: „De technische universiteiten staan in de rij om mee te mogen doen.” Nu de burgers nog zien mee te krijgen, want ook die kunnen bezwaren maken tegen vergunningen en dat lang volhouden, zoals tegen de bouw van de locatie, de aanleg van de transportleidingen en de winning van water uit de Schelde. „Steeds opnieuw komen we weerstand tegen. Dat leidt tot jarenlange procedures bij de Raad van State. En we hebben geen alternatief.”

Alhier, op de locatie Gilzerbaan, komt het water binnen.

Interieur van de drinkwaterwinningslocatie Gilzerbaan van Brabant Water.

Standbeeld voor het kantoor van Brabant Water op de drinkwaterwinningslocatie Gilzerbaan in Tilburg.

Foto’s Ruchama van der Tas

Besparen

Zoals gezegd mag Brabant Water dit jaar voorlopig nog achttien miljoen kuub winnen op de locatie nabij de Regte Heide. De rechter deed deze uitspraak in kort geding vooral omdat het dit jaar met de verdroging wel meevalt, door de overvloedige regenval in de vorige natte winter en het natte voorjaar. Ook de relatief koele zomer heeft de zorgen bij Brabant Water voor even weggenomen.

Maar wat als straks opnieuw drie zeer droge jaren volgen?

Botsing tussen mensheid en kunstmatige intelligentie

admin
November 14, 2024
0

Een botsing tussen de mensheid en een nieuw soort intelligentie, zo beschrijft Michael Safi, journalist van The Guardian, de afgelopen jaren. Een voorbode van een nieuw tijdperk, waarin kunstmatige intelligentie een steeds grotere rol zal spelen. In de zevendelige serie Black Box portretteert en onderzoekt Safi het begin van dit nieuwe tijdperk: de eerste menselijke ontmoetingen met een zelfdenkende technologie waarvan de makers geen idee hebben wat die eigenlijk precies denkt. Na een inzichtelijke aflevering over het ontstaan van AI volgen verhalen over criminaliteit, liefde, gezondheidszorg en menselijk contact. Soms geven die reden tot zorg, op andere momenten juist reden tot hoop, maar bovenal zijn ze zorgvuldig onderzocht en goed verteld.

Luister naar