Hebben we straks allemaal een computer in ons hoofd?
Cyborgs, vliegtuigen of robotarmen besturen met slechts je gedachten. Het klinkt als sciencefiction, maar een rechtstreekse verbinding tussen je brein en je computer is al mogelijk. Hoe werkt dat?
Door Mare Lensvelt
04/07/2023
Brian A Jackson Getty Images
Wat zou jij doen als je met je gedachten een robotarm kon besturen?
Klein genot is grote stap
Voor patiënt en onderzoeker Jan Scheuermann van de University of Pittsburgh (VS) was het antwoord duidelijk: ze wilde zonder hulp van een ander een stuk chocolade eten. Misschien niet het eerste waar je aan denkt, maar voor de volledig verlamde Scheuermann was het een grote stap. Door een zenuwziekte kan ze alleen haar hoofd en nek nog bewegen. En nu dus ook een robotarm.
Stekker in je hoofd
Via een stekker uit de bovenkant van haar hoofd verbindt Scheuermann haar hersenen met een brain computer interface (bci). En ze bestuurt niet alleen een robotarm met haar gedachten, het is haar (in een simulator) ook gelukt een F-35 Joint Strike Fighter te besturen. De mogelijkheden van een directe verbinding tussen je hersenen en een computer lijken oneindig. Maar is dat ook zo? Wat kan een bci? Hoe werkt het?
Hack je hersenen
Met een bci hack je eigenlijk in het controlesysteem van je lijf. De signalen die je brein uitzendt, worden niet alleen opgepikt door je zenuwbanen, maar verdwijnen een computer in. Hoewel de verschillen tussen het zachte grijze orgaan in je hoofd en de harde metalen computer op je bureau groot lijken, lukt het ze toch om met elkaar in gesprek te gaan.
Hoe praten brein en computer met elkaar?
Hoe werkt een gesprek tussen computer en brein? ‘Het lichaam is verrassend elektrisch, met name het zenuwstelsel’, vertelt Wouter Serdijn, hoogleraar bioelektronica aan de Technische Universiteit Delft. ‘En van die elektriciteit maakt een brain computer interface dankbaar gebruik.’ Net als je zenuwbanen werkt een computer ook op elektrische impulsen. Een bci verbindt de elektriciteit van het zenuwstelsel met een computer. Om dat voor elkaar te krijgen, bestaat iedere bci uit vergelijkbare onderdelen.
Drie onderdelen van breinchip
‘Allereerst heb je minimaal twee elektrodes nodig’, legt Serdijn uit. Dit zijn de kleine geleidende oppervlaktes die de elektrische impulsen van de zenuwbanen opvangen. ‘Deze leg je zo dicht mogelijk bij de zenuw of het hersengebied dat je wilt meten of beïnvloeden.’ Vanuit de elektrodes lopen lange dunne snoertjes naar een kastje, de microversterker. Die zet de zwakke zenuwstroompjes om naar sterkere signalen die een computer kan oppikken.
Chip verbetert kwaliteit van leven
Wat doet de computer vervolgens met de opgevangen signalen? Dat verschilt per systeem, maar zoals Scheuermann een robotarm aanstuurt, kan een Nederlandse vrouw, Hanneke, met haar gedachten typen. Zij heeft ALS (amyotrofische laterale sclerose), een ziekte waarbij ze steeds meer spierfunctie verliest, waaronder uiteindelijk haar spraak. ‘Een van de belangrijkste factoren voor het verlies van kwaliteit van leven voor patiënten met deze ziekte is het verdwijnen van hun spraak. Door ze met een bci weer communicatiemogelijkheden te geven, verbeter je hun levenskwaliteit’, zegt Nick Ramsey, hoogleraar cognitieve neurowetenschappen van het UMC Utrecht.
Tergend langzaam typen
Daarom implanteerde hij bij Hanneke in 2016 vier elektrodes op de motorische hersenschors, de buitenste laag van het brein dat de motoriek van de hand aanstuurt. Ramsey: ‘Als zij zich voorstelt dat zij haar hand beweegt, pikken de elektroden die signalen op.’ Een kleine antenne buiten haar huid stuurt de signalen naar een tablet. Die vertaalt ze naar een muisklik op een computerscherm. Het is nog niet mogelijk met Hannekes gedachten de cursor te laten bewegen, dus hij loopt langzaam de rijen van een toetsenbord langs. Juiste rij? Muisklik. De cursor verspringt. Nu loopt hij langzaam de letters van de rij langs. Juiste letter? Muisklik. Zo spelt ze woorden, met twee letters per minuut. Toegegeven, je typexamen zou je er niet mee halen, maar voor patiënten die op geen enkele andere manier kunnen communiceren, is dit een grote stap.
Hebben we in toekomst allemaal een chip in ons hoofd? En wat zou je daarmee kunnen? Lees het in de nieuwe Quest 8.