Onderzoekers hebben een belangrijke mijlpaal bereikt op het gebied van de Brain-Computer Interface (BCI)-technologie: resusaapjes hebben met succes door complexe virtuele omgevingen genavigeerd met behulp van alleen hun neurale signalen. In tegenstelling tot eerdere methoden waarbij proefpersonen specifieke fysieke bewegingen moesten nabootsen, maakt deze nieuwe benadering gebruik van de planningscentra op een hoger niveau in de hersenen, wat mogelijk een revolutie teweegbrengt in de manier waarop mensen met verlamming met de wereld omgaan.
De doorbraak: verder gaan dan ‘je oren bewegen’
Traditionele BCI-technologie is vaak afhankelijk van een proces van fysieke vervanging. Een gebruiker kan bijvoorbeeld worden gevraagd zich voor te stellen dat hij een specifieke vinger beweegt om een cursor op een scherm te verplaatsen. Zoals onderzoeker Peter Janssen van de KU Leuven opmerkt, vinden veel gebruikers dit proces niet intuïtief; ze vergelijken het met het frustrerende gevoel van ‘proberen je oren te bewegen’. Het is een buitenlandse taak die een enorme mentale inspanning en lange trainingsperioden vereist.
De studie onder leiding van Janssen verandert dit paradigma door zich op verschillende delen van de hersenen te richten. Het team implanteerde drie resusapen met elektrodenarrays met hoge dichtheid (elk 96 elektroden) in drie verschillende regio’s:
– De Primaire Motorcortex: Het gebied dat verantwoordelijk is voor het uitvoeren van fysieke bewegingen.
– De dorsale en ventrale premotorische cortex: gebieden waarvan wordt aangenomen dat ze betrokken zijn bij de abstracte planning van beweging.
By tapping into these “planning” centers, the researchers aim to capture the intent to move, rather than just the mechanical command of a muscle twitch.
### Veelzijdigheid in een virtuele omgeving
De implicaties van deze ‘op opzet gebaseerde’ controle werden gedemonstreerd door middel van verschillende steeds complexer wordende taken. Met behulp van een AI-model om elektrische signalen te interpreteren, konden de apen:
1. Bestuur een bol die vanuit een vast perspectief door een 2D-landschap beweegt.
2. Manoeuvreer geanimeerde avatars vanuit het perspectief van een derde persoon, vergelijkbaar met moderne videogames.
3. Navigeer door virtuele gebouwen, inclusief de complexe taak om van kamer naar kamer te gaan en deuren te openen.
Andrew Jackson van de Universiteit van Newcastle benadrukte het meest indrukwekkende aspect van deze resultaten: contextuele flexibiliteit. De apen konden dezelfde neurale commando’s toepassen in verschillende perspectieven en omgevingen. Dit suggereert dat de BCI gebruik heeft gemaakt van een ‘universele’ bewegingstaal in de hersenen, net zoals een mens een standaard gamecontroller kan gebruiken om veel verschillende soorten games te spelen zonder opnieuw te leren hoe hij het apparaat moet vasthouden.
Van primaten tot menselijke toepassing
Hoewel de resultaten baanbrekend zijn, vindt de overgang naar menselijk gebruik niet onmiddellijk plaats. De voornaamste uitdaging ligt in de neuro-anatomische precisie. Hoewel we de motorcortex goed begrijpen, variëren de exacte grenzen van de planningsgebieden op een hoger niveau per soort en individu.
“Er is wat werk nodig om precies te weten waar je een mens moet implanteren, omdat veel van deze gebieden bij mensen niet zo goed bekend zijn”, legt Janssen uit.
Zodra deze precieze locaties in kaart zijn gebracht, zijn de potentiële voordelen voor mensen met verlamming groot. In plaats van te worstelen met het onder de knie krijgen van onhandige, bewegingsnabootsende interfaces, kunnen gebruikers:
– Navigeer door virtuele werelden voor recreatie of sociale interactie.
– Bedien elektrische rolstoelen via intuïtieve, gedachtegestuurde bewegingen.
– Interactie met digitale interfaces op een natuurlijkere manier, waardoor de cognitieve belasting die nodig is om ondersteunende technologie te bedienen wordt verminderd.
Conclusie
Door zich te richten op de abstracte planningscentra van de hersenen in plaats van alleen op de motorische uitvoeringszones, zijn onderzoekers dichter bij het creëren van BCI’s gekomen die aanvoelen als natuurlijke verlengstukken van de geest. Deze verschuiving van ‘beweging nabootsen’ naar ‘intentie uiten’ zou mensen met mobiliteitsproblemen uiteindelijk een veel naadlozere en intuïtievere manier kunnen bieden om door zowel de digitale als de fysieke realiteit te navigeren.
