Ruik je niks meer? Misschien is een bionische neus de oplossing

Heb je last van anosmie? Anosmie is het onvermogen om te ruiken, een aandoening die sinds de COVID-19-pandemie vaker voorkomt.

Covid hoeft echter niet de enige oorzaak te zijn. Alzheimer, tumoren, hersenletsel en verschillende virusziekten kunnen er allemaal voor zorgen dat mensen hun reukvermogen verliezen. In de nabije toekomst kan een bionische neus de oplossing bieden voor mensen die lijden aan anosmie.

Volgens The Washington Post heeft 1-2% van de Amerikanen te kampen met reukproblemen, een kwaal die met de leeftijd verergert. Ook in Nederland en België kampen honderdduizenden met dit probleem.

Wereldwijd zouden zo'n 15 miljoen volwassenen lijden aan een verlies van hun reukvermogen als gevolg van covid.

De huidige behandeling voor mensen die lijden aan door covid veroorzaakte anosmie is beperkt, met slechts drie beschikbare opties:

1 - Wachten en hopen dat hun reukvermogen vanzelf terugkomt.

2 - Voorgeschreven steroïde medicatie nemen om de ontsteking te verminderen en het herstel te versnellen.

3 - Reukrevalidatie bijwonen, waarbij patiënten dagelijks aan vertrouwde geuren worden blootgesteld met de hoop dat de neus-hersenzenuwen herstellen. 

Twee wetenschappers hebben echter iets bedacht dat patiënten van anosmie nieuwe hoop kan geven.

Dr. Richard Costanzo, hoogleraar fysiologie en biofysica aan de Virginia Commonwealth University en dr. Daniel Coelho, specialist in otorinolaryngologie, hopen dat hun creatie van een nieuwe neusprothese, die zij een 'bionische neus' noemen, mensen over de hele wereld met dit probleem kan helpen.

Foto: Genia Brodsky en Noam Sobel, April 2010 / Wikimedia

Dr. Costanzo (foto) heeft veel ervaring met het helpen van mensen met reuk- en smaakproblemen. Ook was hij medeoprichter van het aan de Virginia Commonwealth University verbonden centrum voor reuk- en smaakstoornissen in de jaren 80, een primeur in de Verenigde Staten.

Foto: Virginia Commonwealth University

Het tijdschrift IEEE Spectrum vermeldt dat dr. Costanzo, na vele jaren van onderzoek naar reukverlies en onderzoeken naar mogelijke oplossingen, in de jaren 90 besloot om zich te verdiepen in mogelijke hardware om patiënten met een reukgebrek te helpen.

Costanzo besloot samen te werken met dr. Coelho (foto) omdat hij veel ervaring heeft met het helpen van mensen met gehoorverlies met een cochleair implantaat.

Foto: Virginia Commonwealth University

Costanzo vertelde de Washington Post dat het olfactorische implantaat waaraan het duo werkt, gebaseerd is op hetzelfde concept dat gebruikt wordt in het cochleair implantaat, waarmee dove patiënten kunnen horen.

De wetenschappelijke publicatie 'IEEE Spectrum' schreef ook dat het duo in 2011 in gesprek kwam over het plan en tot de conclusie kwam dat een reukprothese sterk zou kunnen lijken op een cochleair implantaat.

Coelho verklaarde aan de publicatie: "Het is iets uit de fysieke wereld nemen en dat vertalen in elektrische signalen die strategisch gericht zijn op de hersenen."

In 2016 ontvingen Coelho en Costanzo eindelijk een Amerikaans octrooi voor hun reukimplantaatsysteem. Om deze droom (die meer urgent is geworden met de toename van het aantal gevallen van reukverlies door covid) te verwezenlijken, hebben ze samengewerkt met enkele getalenteerde medewerkers.

Het team bestaat volgens IEE Spectrum uit "een expert op het gebied van elektronische neuzen in Engeland, verschillende clinici in Boston en een zakenman in Indiana."

Ondanks dat er een 'dreamteam' aan het project werkt, waarschuwt Costanzo dat dit apparaat nog een lange weg te gaan heeft, dat het proces van ruiken complex is, en dat het tijd zal kosten om het apparaat goed te laten werken.

Costanzo legde de Washington Post uit hoe onze reukzin werkt. Hij legde uit dat we kunnen ruiken dankzij gespecialiseerde olfactorische receptorcellen in het bovenste deel van de neus die chemische dampen in de lucht kunnen waarnemen.

Deze geurinformatie wordt vervolgens door de cellen verzonden via zenuwvezels, die door openingen gaan die zich in de basis van onze schedel bevinden en dan in verbinding staan met de reukbol in onze hersenen.

Foto: Patrick J. Lynch / Wikimedia

"De reukbol deelt deze informatie met de rest van de hersenen, wat resulteert in de perceptie van geur, zoals de geur van een sinaasappel of de geur van een roos," vertelde Costanzo aan de Washington Post.

Costanzo vertelde de krant dat het dupliceren van dit zintuiglijke proces een bijzondere uitdaging is. "Het probleem met geur is dat we niet weten welke fysische eigenschappen van chemische geuren belangrijk zijn voor het coderen van alle verschillende geuren die er bestaan", zei Costanzo.

Elektronische neuzen of e-neuzen bestaan al, en je hebt ze waarschijnlijk al in huis. Een koolmonoxidemelder is een veel voorkomend voorbeeld van een eenvoudige e-neus.

Het probleem met deze apparaten is echter dat ze niet heel veel geuren kunnen onderscheiden of detecteren, nergens in de buurt van wat de mens met zijn reukorgaan kan opvangen.

In hun prototype hebben Costanzo en Coelho daarom besloten de beschadigde reukcellen helemaal te omzeilen en in plaats daarvan de hersenen op een directe manier te stimuleren met een reeks van geïmplanteerde elektroden.

In hun bionische neus is daarom een combinatie van micro-elektronica, gegevensverwerking en artificiële intelligentie gebruikt.

Costanzo legde aan de Washington Post uit hoe een klein, extern geurdetectiestukje signalen zal sturen naar een microprocessorchip die 'unieke digitale vingerafdrukken voor verschillende geuren' genereert.

Dan wordt de informatie door de chip via speciale radiofrequenties naar een ontvanger in de schedel van de persoon gestuurd, die de gebieden in de hersenen stimuleert die "een bepaalde geursensatie of -waarneming" creëren.

Het idee van een bionische neus die mensen met reukverlies kan helpen is erg interessant. Toch wil Costanzo niet dat mensen denken dat dit iets is waar ze in de nabije toekomst toegang toe zullen krijgen, want het is een apparaat dat complex is en meer tijd nodig zal hebben om het te perfectioneren.

"Ik denk dat we nog enkele jaren bezig zijn met het oplossen van die obstakels, maar ik denk dat het haalbaar is," vertelde Costanzo aan IEEE Spectrum. Wel zijn er plannen om binnenkort een klinische prototypeversie te bouwen. "De hoop is op komst", zei Coelho tegen de Washington Post. "Er zijn een paar belangrijke zaken die op hun plaats moeten komen, maar er is maar weinig reden om aan te nemen dat dit apparaat niet zou werken."