Neurowetenschappers hebben vastgesteld welke hersengebieden gekoppeld zijn aan handbewegingen en -sensaties. Zo wisten zij het tastgevoel te herstellen bij twee mensen met verlamming. Eén van hen kon met zijn gedachten een robotarm voelen en besturen.

Twee mensen met verlamde handen hebben tijdelijk hun tastzin teruggekregen. Ze konden de vorm van voorwerpen voelen dankzij elektrische hersenstimulatie. Deze aanpak zou mensen met een dwarslaesie kunnen helpen bij hun dagelijkse activiteiten, door hen een robotarm te laten besturen die aanvoelt als hun eigen arm. Het onderzoek is verschenen in het wetenschappelijke tijdschrift Science.

Hersencellen schokken

Onderzoekers gebruiken al langer hersenstimulatie om de tastzin te herstellen, maar eerdere pogingen waren vrij rudimentair. ‘Dat waren heel basale sensaties van aanraking of geen aanraking’, zegt ingenieur Giacomo Valle van de Chalmers University of Technology in Zweden. ‘Maar als je een oppervlak aanraakt, voel je de textuur, de randen, de kromming. Je voelt de beweging van je hand ten opzichte van het oppervlak.’

‘AI is een veredelde rekenmachine’
LEES OOK

‘AI is een veredelde rekenmachine’

Met AI spoort Ann Dooms vervalste schilderijen op, maakt ze onleesbare teksten doorzoekbaar en brengt ze de kwaliteit van eicellen in kaart.

Valle en zijn collega’s wilden deze rijkere sensaties bewerkstelligen bij twee mensen met ruggenmergletsel dat had geleid tot verlamming in hun handen. De onderzoekers vroegen het tweetal om zich in te beelden dat ze met hun vingers wiebelden en sensaties voelden. Tijdens deze opdracht werden hun hersenen gescand met een MRI-apparaat. In de hersengebieden die oplichtten tijdens de oefening, implanteerde het team vervolgens tientallen kleine elektroden.

De implantaten gaven de hersencellen die gekoppeld zijn aan handbewegingen en -sensaties kleine elektrische schokjes. Op die manier stelden de onderzoekers vast welke signalen de deelnemers het gevoel gaven dat ze een blikje, pen of bal vasthielden. Ze ontdekten ook signalen die de beweging van voorwerpen over hun vingers nabootsten. Scott Imbrie, een van de deelnemers, was er ondersteboven van. Hij had al tientallen jaren niet meer zo duidelijk voorwerpen gevoeld, zegt hij.

Rijden met robotarm

Om te zien of de aanpak kan helpen bij alledaagse taken, bevestigden de onderzoekers de elektroden van Imbrie vervolgens aan een robotarm die een stuur vasthield. Ze lieten hem kijken naar een virtuele auto die over een rechte weg reed. Ze stuurden elektrische signalen naar zijn hersenen om plotselinge bewegingen van het stuur tegen zijn hand naar links of rechts na te bootsen en vroegen Imbrie om de auto op koers te houden door deze tegen te gaan met zijn gedachten. Daartoe stuurde hij met zijn hersensignalen de robotarm aan.

Imbrie slaagde erin om de auto 80 procent van de tijd op de baan te houden. Hij zegt dat het voelde alsof de arm een verlengstuk van hemzelf was. ‘Ik dacht, ‘Oh mijn god, deze arm is een deel van mij’.’ Het team is van plan om dezelfde taak uit te voeren met de tweede deelnemer.

Beeld: Charles M. Greenspon, Universiteit van Chicago

Dure aanpak

Valle hoopt dat deze benadering op een dag verlamde mensen kan helpen om robotarmen te gebruiken voor alledaagse activiteiten, zoals koken en boodschappen doen. ‘Voor iemand met een dwarslaesie zou dit een kick van onafhankelijkheid kunnen geven’, zegt neurowetenschapper Silvestro Micera van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Lausanne. Het zou al binnen een paar jaar werkelijkheid kunnen worden, zegt hij.

Maar de aanpak zal waarschijnlijk niet toegankelijk zijn voor de meeste mensen met verlammingen. ‘Je hebt een zeer goede neurochirurg nodig om deze dingen in de hersenen te implanteren en de kosten zullen in de duizenden lopen’, zegt Micera.