Op 23 april meldt een team van onderzoekers van de Ohio State University dat ze het gevoel van een deelnemer aan het onderzoek met een ernstig ruggenmergletsel hebben kunnen herstellen met behulp van een brain-computer interface (BCI) systeem. De resultaten staan in het tijdschrift Cell.

De BCI-technologie maakt gebruik van neurale signalen die zo minuscuul zijn dat ze niet kunnen worden waargenomen en verbetert deze via kunstmatige sensorische feedback die naar de deelnemer wordt teruggestuurd. Dit resulteert in herstel van het tastgevoel.

‘We nemen die superkleine neurale signalen en stimuleren deze tot bewuste waarneming’, zegt eerste auteur Patrick Ganzer, een vooraanstaand onderzoeker bij Battelle. “Toen we dit deden, zagen we verschillende functionele verbeteringen. Het was een geweldig moment waarop we voor het eerst het tastgevoel van een deelnemer herstelden.”

De deelnemer aan dit onderzoek is Ian Burkhart, een 28-jarige man die tijdens een duikongeval in 2010 een dwarslaesie opliep. Sinds 2014 werkt Burkhart samen met onderzoekers aan een project genaamd NeuroLife dat tot doel heeft de functie van zijn rechterarm te herstellen. Het apparaat dat ze hebben ontwikkeld, werkt via een systeem van elektroden op zijn huid en een kleine computerchip die in zijn motorische cortex is geïmplanteerd. Deze opstelling, die draden gebruikt om bewegingssignalen van de hersenen naar de spieren te leiden, waarbij hij zijn ruggenmergletsel omzeilt, geeft Burkhart genoeg controle over zijn arm en hand om een ​​koffiemok op te tillen, een creditcard te vegen en GuitarHero te spelen.

“Tot nu toe had Ian soms het gevoel dat zijn hand vreemd was vanwege een gebrek aan sensorische feedback”, zegt Ganzer. “Hij heeft ook moeite met het beheersen van zijn hand, tenzij hij zijn bewegingen nauwlettend in de gaten houdt. Dat vereist veel concentratie en maakt eenvoudige multitasking zoals een frisdrankje drinken terwijl je tv kijkt, bijna onmogelijk.”

De onderzoekers ontdekten dat hoewel Burkhart bijna geen gevoel in zijn hand had, toen ze zijn huid stimuleerden, een neuraal signaal – zo klein dat zijn hersenen het niet konden waarnemen – nog steeds in zijn brein terechtkwam. Ganzer legt uit dat zelfs bij mensen zoals Burkhart die een “klinisch complete” dwarslaesie hebben, er bijna altijd een paar slierten zenuwvezels intact blijven. Het artikel in CELL legt uit hoe ze deze signalen konden versterken tot het niveau waarop de hersenen zouden reageren.

De signalen werden kunstmatig teruggestuurd naar Burkhart met behulp van haptische feedback. Bekende voorbeelden van haptische feedback zijn de trillingen van een mobiele telefoon of gamecontroller waardoor de gebruiker het gevoel krijgt dat iets werkt. Met het nieuwe systeem kunnen de signalen die uit de huid van Burkhart komen, terug naar zijn hersenen reizen via kunstmatige haptische feedback die hij kan waarnemen.

De vooruitgang in het BCI-systeem leidde tot drie belangrijke verbeteringen. Ze stellen Burkhart in staat om iets betrouwbaar te detecteren door alleen aanraking: in de toekomst kan dit worden gebruikt om een ​​object te vinden en op te pakken zonder het te kunnen zien. Het systeem is ook de eerste BCI die beweging en aanraking in één keer herstelt, en dit vermogen om een ​​verbeterde aanraking tijdens beweging te ervaren, geeft hem een ​​groter gevoel van controle en laat hem dingen sneller doen. Ten slotte stellen deze verbeteringen het BCI-systeem in staat te voelen hoeveel druk moet worden uitgeoefend bij het hanteren van een object of het oppakken van iets – bijvoorbeeld door een lichte aanraking te gebruiken bij het oppakken van een kwetsbaar object zoals een piepschuimbeker, maar een stevigere grip bij het oppakken van iets zwaar.

Het doel van de onderzoekers op lange termijn is om een ​​BCI-systeem te ontwikkelen dat zowel thuis als in het laboratorium werkt. Ze werken aan het creëren van een sleeve van de volgende generatie met de benodigde elektroden en sensoren die gemakkelijk kunnen worden aan- en uitgetrokken. Ze willen ook een systeem ontwikkelen dat kan worden bediend met een tablet in plaats van met een computer, waardoor het kleiner en draagbaarder wordt.

Bron: Cell Afbeelding Ian Burkhart.com (Ian tussen de mensen van NeuroLife)

Doneer
Ondersteun vrije journalistiek. Als je dit artikel waardeert en dat wilt laten blijken met een kleine bijdrage, doneer dan via onderstaande Paypal-button:

Geef een reactie

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

Share via
Copy link
Powered by Social Snap