De technologie om een ​​computer te besturen met alleen je gedachten heeft bestond al tientallen jaren. Toch hebben we beperkte vooruitgang geboekt bij het gebruiken van het oorspronkelijke doel: mensen met ernstige handicaps helpen communiceren. Tot nu toe, dat is het. Een nieuwe studie heeft aangetoond dat een alternatieve hersencomputerinterfacetechnologie mensen met "locked-in-syndroom" kan helpen om met de buitenwereld te spreken. Het heeft zelfs patiënten toegestaan ​​om te melden dat ze gelukkig zijn, ondanks de aandoening.

De laatste stadia van de degeneratieve aandoening die bekend staat als amyotrofische laterale sclerose (ALS) of motorische neuronziekte, laat patiënten in een volledig ingesloten toestand. Uiteindelijk kunnen ze geen enkel deel van hun lichaam verplaatsen, zelfs hun ogen niet, hoewel hun hersenen onaangetast blijven. Maar wetenschappers worstelden met het gebruik van hersencomputerinterfacetechnologie die elektrische activiteit in de hersenen meet om hen te helpen communiceren.

Een reden hiervoor is dat het nog steeds onduidelijk is in hoeverre deze conventionele hersencomputerinterfacesystemen afhankelijk zijn van elektrische signalen die worden gegenereerd door de beweging van de oogspieren. Een ALS-patiënt die een interface met een hersencomputer had gebruikt toen ze haar ogen nog kon bewegen verloor haar vermogen om te communiceren door de technologie na volledig ingesloten te zijn. Dit suggereerde dat het grootste deel van de elektrische activiteit die door de computer werd geregistreerd, te maken had met onwillekeurige oogbewegingen die plaatsvonden toen ze aan iets dacht in plaats van aan de gedachten zelf.

Zuurstofmonitoring

Om dit probleem op te lossen, heeft een internationale groep onderzoekers een andere manier gebruikt om neurale activiteit te detecteren die veranderingen in de hoeveelheid zuurstof in de hersenen meet dan elektrische signalen. Het onderzoek, gepubliceerd in PLoS Biology, betrokken een techniek die bekend staat als functionele nabij-infrarood spectroscopie, die gebruikmaakt van licht om veranderingen in bloedzuurstofniveaus te meten. Omdat de gebieden van de hersenen die op een bepaald moment het meest actief zijn meer zuurstof verbruiken, betekent dit dat u patronen van hersenactiviteit kunt detecteren uit zuurstoffluctuaties.

Deze techniek is niet zo gevoelig voor spierbewegingen als de elektro-encefalografie (EEG) -systemen die worden gebruikt om elektrische activiteit te meten. Dit betekent dat de nieuwe methode kan worden gebruikt om ALS-patiënten te helpen communiceren voordat en nadat ze hun volledige bewegingsvermogen verliezen, omdat het waarschijnlijker is om alleen hersenactiviteit gerelateerd aan gedachten vast te leggen.

De studie omvatte vier ALS-patiënten, waarvan er sinds 2014 (sinds de vroege 2015) drie niet op betrouwbare wijze met hun verzorgers konden communiceren. Door gebruik te maken van de nieuwe hersencomputer-interfacetechnologie waren ze in staat om betrouwbaar te communiceren met hun verzorgers en families gedurende een periode van enkele maanden. Dit is de eerste keer dat dit mogelijk is voor afgesloten patiënten.

De vrijwilligers werden persoonlijke en algemene kennisvragen gesteld met bekende "ja" of "nee" antwoorden. De interface tussen de hersenen en de computer legde hun antwoorden correct vast. 70% van de tijd, waarvan de onderzoekers beweerden dat het voldoende was om te laten zien dat ze niet alleen het goede antwoord toevallig opnamen. Vergelijkbare experimenten met behulp van EEG hebben deze drempel voor kansniveau niet overtroffen.

De patiënten waren ook in staat om hun gevoelens over hun toestand te communiceren, en alle vier antwoordden ze herhaaldelijk "ja" toen hen werd gevraagd of ze gelukkig waren in de loop van enkele weken. Eén patiënt werd zelfs gevraagd of hij het erover eens zou zijn dat zijn dochter zou trouwen met haar vriend. Helaas voor het paar, zei hij nee. De vrijwilligers zijn het systeem thuis blijven gebruiken na het einde van het onderzoek.

Baanbrekend onderzoek

Zoals ik uit mijn eigen onderzoek weet, vereist het werken met volledig ingesloten patiënten heel wat hard werken. U kunt met name niet zeker weten of de gebruiker heeft begrepen hoe we willen dat ze een antwoord geven dat we kunnen proberen te detecteren. Als een systeem dat eerder werd gebruikt om de hersenactiviteit van valide gebruikers vast te leggen, niet werkt met ingesloten patiënten, is het gebruikelijk om aan te nemen dat de persoon, en niet de machine, een fout heeft, die mogelijk niet de zaak. Bovendien is er extra druk op onderzoekers - van het gezin van de patiënt en van zichzelf - om de droom te vervullen om een ​​manier te vinden om met de vrijwilligers te communiceren.

Deze uitdagingen benadrukken wat een belangrijke prestatie de nieuwe studie is. Het is een baanbrekend onderzoek dat een nieuw pad kan bieden voor de ontwikkeling van betere brain-computer interfacetechnologie. Hoewel het systeem tot nu toe alleen ingesloten patiënten toestaat om ja of nee te antwoorden, is het al een grote verbetering in kwaliteit van leven.

Het allereerste hersencomputerinterfacesysteem was ontworpen om gehandicapte (hoewel niet-ingesloten) gebruikers in staat te stellen woorden te spellen en zo elke gewenste boodschap over te brengen, weliswaar via een langzaam en langdurig proces. Dus het is veilig om te veronderstellen dat de nieuwe technologie slechts de eerste stap is naar meer geavanceerde systemen die gratis tweewegcommunicatie mogelijk maken, niet gebaseerd op eenvoudige vragen.

Misschien nog belangrijker is dat de technologie al de communicatiemogelijkheden heeft hersteld van vier mensen die jarenlang stil waren geweest. Stel je voor hoe deze patiënten en hun families zich gevoeld hadden toen ze eindelijk weer konden 'spreken'. Ondanks de uitdagingen in onderzoek naar hersencomputerinterfaces zijn dit soort resultaten de reden waarom we doorgaan.

Over de auteur

Ana Matran-Fernandez, postdoctorale onderzoeker, Universiteit van Essex

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon