Een verlamde vrouw uit Nederland kan weer communiceren dankzij een breinimplantaat dat zij aanstuurt met alleen haar gedachten. Het is de allereerste keer iemand zo’n implantaat kan gebruiken in het dagelijks leven, zonder dat dokters of ingenieurs in de aanslag staan om het apparaat steeds weer bij te stellen.
‘Het is heel bijzonder om de eerste te zijn’, zegt HB, de 58-jarige vrouw die verder liever anoniem wil blijven. In 2008 stelden artsen vast dat ze ALS had. Die ziekte sloopt stukje bij beetje de zenuwcellen van een patiënt, waardoor ze op termijn niet langer in staat zijn om hun lichaam te beheersen. Een aantal jaar na haar diagnose, kon HB al niet meer zelfstandig ademen. ‘Ze zit vrijwel helemaal gevangen in haar lichaam’, zegt Nick Ramsey van het Brain Center van het UMC Utrecht, waar de behadeling werd uitgevoerd.
Oogbewegingen
Toen Ramsey de vrouw ontmoette, was zij voor haar communicatie geheel afhankelijk van een apparaat dat haar oogbewegingen bijhield. Dat apparaat zorgt ervoor dat ze letters op een scherm kan uitkiezen, zodat ze woorden kan vormen. Dat is mogelijk geen permanente oplossing. Een op de drie mensen met ALS verliezen namelijk ook het vermogen om hun ogen te bewegen. Daarom werken onderzoeksteams over de hele wereld aan apparaten die patiënten direct met hun brein kunnen besturen – een uitkomst voor mensen als HB.
Simon van Gaal: ‘Te veel stress voor een topprestatie is niet goed, te weinig opwinding ook niet’
Wetenschappers van de Universiteit van Amsterdam hebben in kaart gebracht wat de optimale stand van het brein is om zo goed m ...
Deze apparaten werken doordat ze breinactiviteit kunnen aflezen en vertalen naar een signaal dat een computer kan aansturen, of zelfs een robotarm. Tot nog toe bleek het echter bijzonder lastig om dergelijke apparaten in het dagelijks leven van mensen in te passen. De apparaten moeten vaak opnieuw worden afgesteld door een team van ingenieurs, en de meesten zijn zo complex dat een draadloze versie onmogelijk is.
Simpele versie
‘Tot nog toe zijn deze apparaten helemaal nog niet nuttig geweest voor patiënten’, zegt Ramsey. ‘Wij dachten daarom: laten we eens een simpele, betaalbare versie maken voor een patiënt die het echt nodig heeft.’
Het apparaat dat zijn team ontwikkelde, maakt gebruik van elektroden die op het oppervlak van het brein worden geplaatst, net onder de schedel. Dat maakt het plaatsen van het apparaat een stuk ingrijpender dan het dragen van de traditionele ‘badkappen’ met EEG-meters, maar minder ingrijpend dan deep brain stimulation, een techniek die onder andere wordt toegepast in de behandeling van de ziekte van Parkinson.
Als een electrode een signaal meet, gaat dat via een draadje naar een apparaatje dat bijvoorbeeld onder de huid van de borstkas kan worden geplaatst, een beetje zoals een pacemaker. Dat apparaat stuurt vervolgens een draadloos signaal naar een externe computer of tablet, die het kan vertalen naar een simpele ‘klik’. Software op de tablet kan die klik vervolgens gebruiken in allerlei toepassingen. Op die manier kan iemand met die implantaat een spelletje spelen of een spelprogramma gebruiken waarmee je woorden kunt vormen zodat je kunt communiceren.
HB stelde zich afgelopen jaar vrijwillig beschikbaar om het systeem uit te proberen. ‘Ik wil bijdragen aan verbeteringen waar mensen zoals ik wat aan hebben’, zegt ze.
Twee elektroden
De onderzoekers implanteerden twee elektroden in haar brein – eentje in een gebied dat normaal gesproken de bewegingen van je rechterhand aanstuurt, en de ander in een gebied waarmee je terug kan tellen. Na verschillende trainingssessies – waarbij HB het apparaat moest gebruiken om spelletjes als Pong te spelen en woorden te spellen – leerde zij het apparaat besturen door zich voor te stellen dat ze haar hand bewoog om ergens op te klikken.
Het lukte haar al vanaf dag één om signalen uit het apparaat te krijgen, maar zes maanden later behaalde ze een nauwkeurigheid van 95 procent, zegt Ramsey. Hij presenteerde zijn resultaten afgelopen week bij de jaarlijkse bijeenkomst van de Society for Neuroscience, in San Diego in de Verenigde staten. ‘Het systeem werkt echt’, zegt hij. ‘Dat was ook voor ons een verrassing.’
Paar minuten
Het apparaat gebruiken om te communiceren is overigens nog steeds een traag proces. Je hebt soms wel een paar minuten nodig om een enkel woord te spelen. Maar HB wordt er wel steeds handiger is. In het begin kostte het haar 50 seconden om een letter te selecteren, nu lukt het al in 20 seconden.
Hoewel die methode langzamer is dan het apparaat dat haar ogen volgt, is het handige wel dat ze haar implantaat ook buiten kan gebruiken. Oogtrackers hadden veel moeite om subtiele oogbewegingen te meten wanneer HB zich buitenshuis in natuurlijk licht bevond. ‘Dat maakte haar erg onzeker wanneer ze onderweg was’, zegt Ramsey. ‘Nu kan ik ook buiten communiceren’, zegt HB. ‘Daardoor heb ik meer zelfvertrouwen en ben ik buiten zelfstandiger.’
Het is haar nog niet gelukt om het apparaat te besturen door af te tellen. De electrode in dat deel van haar brein is een back-up, bedoeld om in te schakelen als het deel van haar brein dat bewegingen regelt ook verslechterd.
Goed compromis
Het nieuwe apparaat heeft voor- en nadelen. Elektroden plaatsen op het oppervlak van het brein is een goed compromis tussen de oppervlakkige EEG en de gevoeligere, maar ingrijpendere dieper geplaatste elektroden die men bij deep brain stimulation gebruikt, stelt Nicholas Hatsopoulos van de University of Chicago. En omdat het apparaat draadloos wordt bestuurd, is het onzichtbaar voor anderen – iets waarvan patiënten aangeven dat het belangrijk voor hen is.
Het ongecompliceerde systeem maakt het apparaat bij uitstek geschikt voor thuisgebruik. ‘Het is een extreem simpel systeem dat geen luxe computers nodig heeft’, zegt Ramsey. Het nadeel daarvan is dat het apparaat niet geschikt is om complexere taken uit te voeren, zoals het aansturen van robotarmen, stelt Andrew Jackson van de Newcastle University. ‘Het apparaat heeft een limiet aan de hoeveelheid informatie die het kan verzamelen.’
Dat gezegd hebbend, is het een nuttig middel voor mensen die verlamd zijn geraakt, of het nu door ziektes zoals ALS is, of bijvoorbeeld door een zware beroerte. ‘Voor deze patiënten is dit enorm belangrijk’, zegt Hatsopoulos.
Verbeterde software
Ramsey en zijn collega’s willen het systeem nu ook in andere patiënten uitproberen. Nu het team de tabletsoftware heeft verbeterd, verwacht Ramsey dat de volgende vrijwilliger het apparaat sneller onder de knie kan krijgen. Geavanceerdere software die beter is in het voorspellen van complete woorden op basis van de eerste paar letters, zou het systeem ook sneller kunnen maken.
Het team wil ook graag software ontwikkelen die de kliks ook naar andere functies kan vertalen. ‘Met de juiste software, zou je hiermee bijvoorbeeld ook de TV aan en uit kunnen zetten’, zegt Ramsey. ‘Met iconen zou je de apparaten in je huis kunnen besturen. Je kunt in theorie een heleboel bereiken met deze kliks.’
‘Mijn droom is om mijn eigen rolstoel te kunnen besturen’, zegt HB, die het apparaat nu een jaar heeft. Zij beschouwt het inmiddels al deel van haar lichaam. ‘Ze gebruikt het elke week een paar keer’, zegt Ramsey. ‘Ze had vooraf niet verwacht dat het zoveel voor haar zou gaan betekenen.’
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: