Grote kans op revolutie in neurowetenschappen door draadloze sensortechnologie
Ambitieuze plannen Holst Centre: van draagbare naar implanteerbare sensortechnologie
Holst Centre, een samenwerkingsverband tussen imec en TNO, heeft een bewezen staat van dienst in het ontwikkelen van flexibele elektronica en draadloze sensortechnologieën. De toekomstplannen van het instituut zijn ambitieus: een volgende stap is de ontwikkeling van sensortechnologie die naadloos is geïntegreerd in onze omgeving en ons lichaam. Imec-onderzoeker Yao-Hong Liu ontving onlangs een consolidator-beurs van de European Research Council voor een eerste Lighthouse-project op dit vlak. Het ‘intranet van neuronen’ zou zomaar een revolutie in de neurowetenschappen kunnen ontketenen. Daarbij zou een extreem snelle en minimaal invasieve draadloze hersencomputerinterface kunnen leiden tot grote doorbraken in onderzoek en behandeling van allerlei neurologische aandoeningen en psychiatrische syndromen. Om van dit type projecten een succes te maken zijn nauwe samenwerking met een breed scala aan partners, structurele publieke financiering en internationaal toptalent essentieel.
“In de afgelopen 15 jaar heeft Holst Centre een enorme trackrecord opgebouwd in draadloze autonome sensortechnologieën en flexibele elektronica,” vertelt General Manager van imec bij Holst Centre Kathleen Philips. “Een van onze sterkste punten is het bruikbaar maken van technologie in nauwe samenwerking met een breed en relevant ecosysteem en de industrie. Onze plannen voor de komende jaren zijn op zijn zachtst gezegd ambitieus. Geavanceerde sensortechnologie ontwikkelt zich tot een geheel nieuw domein, namelijk dat van de onzichtbare en geïmplementeerde sensortechnologie. Het betreft technologie die naadloos is geïntegreerd in onze omgeving en in het menselijk lichaam.
De toekomst: ontwikkeling van onzichtbare, implanteerbare sensortechnologie
“De volgende stap van Holst Centre gaat zijn om dit soort technologie te ontwikkelen en te integreren in onze omgeving en het menselijk lichaam en het te laten communiceren met de omgeving. Door deze baanbrekende toekomstige technologieën in te zetten voor verschillende maatschappelijke doeleinden willen we de kwaliteit van leven verbeteren, bijvoorbeeld op het gebied van gezondheid, industrie 5.0 en milieu. Denk bijvoorbeeld aan het preventieve deel van de zorg. Mensen leven langer, de uitdaging is om ze gezond te houden en dat is precies waar deze technologie aan kan bijdragen.”
Impact die verder gaat dan wij kunnen bedenken
“De impact die ontwikkelingen op dit gebied kunnen hebben op onze toekomst, gaat ons voorstellingsvermogen nog te boven. Je kunt hierbij denken aan een breed scala aan functies en toepassingen op verschillende gebieden zoals volledig autonome medicijndistributie, real-time datafeed, vroege detectie van virussen, zelfregulerende kantoorgebouwen, autonome auto's die verbonden zijn en communiceren met hun omgeving, en ga zo maar door."
'Intranet van neuronen' kan revolutie veroorzaken in de neurowetenschappen
“Eén van de onderzoekers van imec bij Holst Centre die momenteel werkt aan wat ik met recht een van de grotere voorbeeldprojecten Lighthouse-project mag noemen is, Yao-Hong Liu. Het project heet ‘Intranet of Neurons’ en heeft onlangs een Consolidator Grant van twee miljoen euro ontvangen van de European Research Council. '' Yao-Hong vervolgt: “het doel van het project is om de manier te veranderen waarop neurowetenschappers neurale gegevens verzamelen en verwerken door snelle en minimaal invasieve draadloze communicatie tussen hersenen en computers mogelijk te maken. Dit zou een revolutie kunnen veroorzaken in de ontwikkeling van hersencomputerinterfaces. Deze interfaces maken het mogelijk om specifieke hersenfuncties die door trauma zijn beschadigd over te nemen of te herstellen in een klinisch haalbare opstelling. "
Draadloze hersencomputerinterface die tienduizend keer sneller en tien keer kleiner is dan bestaande technologie
"Op dit moment moeten neurowetenschappers een groot apparaat op iemands hoofd plaatsen om gegevens te verzamelen en communicatie tussen onze hersenen en computers mogelijk te maken", legt Yao-Hong uit. “We streven naar draadloze gegevensoverdracht door de ontwikkeling van hersenimplantaten met een diameter kleiner dan 5 mm, die kunnen worden geplaatst door middel van minimaal invasieve chirurgie. Door dit te doen, creëren we een hersencomputerinterface die energiezuinig is, hersenactiviteit over de hele hersenen kan communiceren en tienduizend keer zo snel is als bestaande technologie. Ons doel is om dit instrument binnen vijf jaar te ontwikkelen. ”
Neurowetenschap verbeteren vereist beter begrip van de hersenen
“De huidige technologie heeft zijn plafond bereikt en beperkt zich tot het herstellen van eenvoudige functies zoals grijpen. Om bestaande behandelingen te verbeteren, hebben we eerst een beter begrip van de hersenen nodig. Neurowetenschap staat nog in de kinderschoenen. Deze nieuwe technologie zal een schat aan gegevens opleveren. Daardoor zullen neurowetenschappers de hersenen beter begrijpen en delen van de hersenen die zijn aangetast beter kunnen lokaliseren en stimuleren. Ook helpt het hen inzicht te krijgen in het effect van bestaande behandelingen en medicijnen waardoor ze deze kunnen verbeteren en nieuwe behandelingen kunnen ontwikkelen. "
Voorbeeldproject met grote impact op hersenziekten en syndromen
"Het brein is het instrument van onze tijd", vervolgt Kathleen. “Je zou kunnen zeggen dat dit het tijdperk van de hersenen is, en dat er een volgende stap wordt gezet in de evolutie. Dit is een voorbeeldproject dat op termijn grote impact kan hebben op ons leven. Denk aan de effecten die het zou kunnen hebben op het begrijpen en uiteindelijk genezen van neurologische ziekten en psychiatrische syndromen zoals Parkinson, epilepsie, diabetes, migraine, depressie, stress gerelateerde problemen enzovoort. "
Nauwe samenwerking met ecosysteem is een voorwaarde voor succes
“Zo'n project verheft ook de Brainport Eindhoven regio en health-tech in het algemeen. Holst Centre gaat eraan bijdragen om dit tot project een succes te maken, maar zal zeker niet de hele oplossing ontwikkelen. We hebben het Brainport high-tech ecosysteem met competenties als robotica, fotonica en AI hard nodig, net als de samenwerking met klinische partijen. Bovendien hebben we een grootse visie nodig. Een project als deze slaagt alleen door nauwe banden met het hele ecosysteem, variërend van industrie, kennis- en onderwijsinstellingen en overheid. Neem samenwerking met AI-experts voor de mens-machine-interactie en om afwegingen te maken op het gebied van data en communicatie als voorbeeld. ”
Innovatie vereist publieke investering en lange termijn betrokkenheid
“Het merendeel van de financiering van Holst Centre komt rechtstreeks van de industriële partners waarmee we samenwerken in onze projecten. Voor ons verkennend onderzoek, dat nodig is als basis voor de innovatieprojecten, hebben we echter dringend structurele publieke financiering nodig. We hebben overheidssteun gekregen en daar zijn we dankbaar voor, maar structurele steun is een must. Innovatie vereist langdurige betrokkenheid van onze overheid, die verder gaat dan de kabinetsperiode van vier jaar. Voor dit soort onderzoek is minimaal een horizon van vijf tot tien jaar nodig. ”
Op zoek naar toptalenten die impact willen hebben op onze samenleving
“Wat we ten slotte nodig hebben, zijn toptalenten die dit project tot een succes willen maken. We zijn op zoek naar creatieve, energieke mensen die met ons multidisciplinaire team willen werken aan dit Silicon Valley-soort van innovatie. Momenteel zijn we bezig met het werven en aantrekken van promovendi en internationale toptalenten die nodig zijn voor het project.” Yao-Hong: “dit is een kans voor toptalent om echt impact te hebben op onze wereld. Zelf heb ik een achtergrond in elektrotechniek. Ik heb me altijd afgevraagd hoe ik echt kan bijdragen aan de samenleving. Ik ben erg blij dat ik dichter bij dat doel ben."
Over Imec / Holst: Stichting
Imec Nederland
Imec Nederland is een stichting voor technische R&D en een vertrouwde innovatiepartner binnen Holst Centre (imec Nederland & TNO) en OnePlanet Research Centre (imec Nederland, Wageningen University & Research, Radboudumc & Radboud Universiteit). In deze centra onderzoeken en ontwikkelen we nieuwe nano-elektronische en sensor technologie oplossingen op het gebied van Milieu, Gezondheid & Vitaliteit, Mobiliteit en Agrifood.
Imec bij Holst Centre
Holst Centre is een partnership tussen TNO en imec. We zijn een onafhankelijk onderzoeks- en innovatiecentrum waarin innoveren, ontwikkelen en verbinden centraal staan. We ontwikkelen technologie die inspeelt op de mondiale maatschappelijke uitdagingen van morgen en bijdraagt aan een gezondere en duurzamere wereld. Onze innovaties zijn gericht op het verbeteren van de vitaliteit en het welzijn van mensen en het zorgen voor een duurzame leefomgeving. We versterken de economische kracht van onze industriële partners door baanbrekende technologische oplossingen van wereldklasse te ontwikkelen die zij kunnen vermarkten. We verbinden de Brainport-regio met een wereldwijd ecosysteem van industriële partners en de academische wereld om elkaars diepgaande expertise te gebruiken om mondiale uitdagingen op te lossen.