Muziek spelen met je gedachten: het kan nu dankzij deze hersenchip

Ooit was ze een begaafd musicus. Tot ze ALS kreeg. De spierziekte maakte haar vingers beetje bij beetje minder bestuurbaar. Toen onderzoekers aan proefpersoon T6 vroegen wat ze zou willen doen op een tablet, hoefde ze dus niet lang na te denken: muziek maken. Even later speelde de 51-jarige Amerikaanse voor het eerst sinds ze die vaardigheid verloor weer een pianomelodietje. Niet met haar handen, maar met haar gedachten. Het stuk van Beethoven dat ze koos? Ode aan de Vreugde.

Allemaal dankzij een hersenimplantaatje van 4 bij 4 millimeter, geplaatst in het deel van haar brein dat de handen aanstuurt. Er zitten 96 naaldjes op, stuk voor stuk elektroden, die gezamenlijk de activiteit van hersenneuronen in de buurt tot in detail meten.

Denkt proefpersoon T6 aan het omhoog bewegen van haar hand, dan ‘vuren’ de neuronen in een ander patroon dan wanneer ze denkt aan omlaag bewegen. Een computersysteem weet precies welk hersensignaal bij welke armbeweging hoort, vertaalt het in een muisbeweging en stuurt het via bluetooth door aan een tablet. En jawel, de cursor volgt als vanzelf de wil van de proefpersoon.

Nieuw is dat het gaat om een gewoon huis-tuin-en-keukentablet, zonder speciaal aangepaste applicaties. De drie (grotendeels) verlamde proefpersonen konden surfen in webbrowser Google Chrome, video’s kijken op YouTube en chatten via Hangouts. En, in geval van T6, traag maar herkenbaar muziek maken in een keyboardapp. ‘Het voelde natuurlijker dan hoe ik me het gebruik van een muis herinner’, zei ze volgens de publicatie.

_{Lees verder onder de graphic.}

Stigma wegnemen

‘Mooi werk’, reageert Mariska van Steensel, die als neurowetenschapper bij UMC Utrecht soortgelijk onderzoek uitvoert. Cursors besturen via hersenchips kan al een jaar of tien, maar de technologie wordt elk jaar beter. ‘Goed dat ze laten zien dat je met hersensignalen apparaten kunt bedienen die mensen zonder beperking ook gebruiken. Dat is voor sommige mensen heel belangrijk, het kan een stigma wegnemen.’

Dat terwijl het gebruikersgemak volgens haar relatief goed is. Zo deden de drie onderzoeksdeelnemers gemiddeld 14, 12 en 23 keer per minuut een klikactie. Automatische aanvulling van woorden, standaard op tablets, versnelde het typen flink.

Zulke prestaties zijn prima voor thuisgebruik, aldus Van Steensel. ‘Een van onze proefpersonen, een vrouw met ALS die alleen haar ogen nog kan bewegen, gebruikt haar hersenimplantaat drie jaar na plaatsing nog steeds. Ze communiceert ermee met haar familie, door met een kliksysteem letters te selecteren in een speciaal ontworpen programma.’

Er zijn al oplossingen voor mensen met een verlamming. Denk aan de beroemde spraakcomputer van Stephen Hawking, aangestuurd met wangspieren. Gangbaarder is het gebruik van oogbewegingen. ‘Elke spier die het ook maar enigszins doet, kan worden ingezet om een typprogramma te besturen. Maar dan moet die spier wel altijd werken.’ Dat is niet altijd het geval, zegt ze. Sommigen hebben niet, of niet altijd, voldoende controle over hun spieren.

Apparaten besturen via gedachten is daarmee allesbehalve sciencefiction, maar er is nog wel een aantal obstakels dat een praktische toepassing in de weg staat. Door littekenweefsel dat ontstaat rond de naaldjes van dit type implantaat, wordt het hersensignaal minder goed meetbaar, vertelt Van Steensel. Onduidelijk is hoe problematisch dit is, simpelweg omdat nog maar zo weinig mensen een dergelijke chip in hun hoofd hebben. T6 had hem in elk geval al bijna drie jaar toen ze piano speelde.

_{Lees verder onder de video.}

In het onderzoek werd het systeem dagelijks opnieuw afgesteld. Soms duurde dat maar een paar minuten, maar meermaals gingen er meer dan twintig minuten overheen. Dat kalibreren is noodzakelijk, omdat het signaal van de neuronen telkens verandert, mailt Leigh Hochberg, medeauteur van de Amerikaanse studie. ‘Vorig jaar lieten we al zien dat het in drie minuten kan. Het doel is een systeem ontwikkelen dat snel kalibreert zonder dat de gebruiker zelfs maar doorheeft dat het zich aanpast.’

Dan is er nog die opzichtige draad waarmee de hersenimplantaat met de computer is verbonden, terwijl onzichtbaarheid volgens Van Steensel juist zo belangrijk is voor de acceptatie onder patiënten. Zij werkt daarom met een draadloze chip. Dat werkt goed genoeg voor thuisgebruik, liet ze samen met collega’s zien in 2016. Eerder dit jaar kreeg ze subsidie om de mogelijkheden ervan verder uit te breiden, om uiteindelijk dezelfde prestaties te bereiken als het implantaat met draad.

Het computersysteem waaraan die draad verbonden zit, is overigens ook niet bepaald onzichtbaar. Er is een enorme hoeveelheid rekenkracht nodig om de informatie van de chip te verwerken, versterken en door te geven. Alles bij elkaar is, in de woorden van Hochberg, ‘een winkelwagen’ aan apparatuur nodig. Daarmee ga je niet even de deur uit. ‘Maar er lopen meerdere projecten om het formaat van de externe apparatuur terug te dringen’, vervolgt hij. ‘Eerst tot de grootte van een laptop, uiteindelijk die van een telefoontje.’