De man die computers bestuurt met zijn geest

De man die computers bestuurt met zijn geest

In een ander baanbrekend onderzoek dat vorig jaar werd gepubliceerd, rapporteerden Jaimie Henderson en verschillende collega’s, waaronder Francis Willett, een biomedisch ingenieur, en Krishna Shenoy, een elektrotechnisch ingenieur, een even indrukwekkende maar geheel andere benadering van communicatie via een neurale interface. De wetenschappers registreerden neuronen die in de hersenen van Dennis DeGray vuren terwijl hij zichzelf visualiseerde terwijl hij woorden met een pen op een notitieblok schreef en probeerde de verschillende handbewegingen na te bootsen die voor elke letter nodig waren. Hij schreef mentaal duizenden woorden zodat het systeem de unieke patronen van neurale activiteit die specifiek zijn voor elke letter, betrouwbaar kon herkennen en woorden op een scherm kon weergeven. “Je leert na een tijdje echt een hekel aan M’s te hebben,” vertelde hij me met een typisch goed humeur. Uiteindelijk was de methode zeer succesvol. DeGray kon tot 90 tekens of 18 woorden per minuut typen – meer dan twee keer de snelheid van zijn eerdere pogingen met een cursor en een virtueel toetsenbord. Hij is ‘s werelds snelste mentale typiste. “Soms ga ik zo snel dat het één grote waas is”, zei hij. “Mijn concentratie komt op een punt waarop het niet ongebruikelijk is dat ze me eraan herinneren om te ademen.”

Prestaties in hersen-computerinterfaces tot nu toe waren gebaseerd op een mix van invasieve en niet-invasieve technologieën. Veel wetenschappers in het veld, inclusief degenen die met DeGray werken, vertrouwen op een chirurgisch ingebedde reeks stekelige elektroden geproduceerd door Blackrock Neurotech, een in Utah gevestigd bedrijf. De Utah Array, zoals het bekend staat, kan de signalen van individuele neuronen differentiëren, waardoor een meer verfijnde controle over aangesloten apparaten wordt geboden, maar de operatie die het vereist kan leiden tot infectie, ontsteking en littekens, wat kan bijdragen aan de uiteindelijke verslechtering van de signaalsterkte. Interfaces die zich buiten de schedel bevinden, zoals headsets die afhankelijk zijn van EEG, zijn momenteel beperkt tot het afluisteren van het collectief afvuren van groepen neuronen, waarbij kracht en precisie worden opgeofferd voor veiligheid. Wat de situatie nog ingewikkelder maakt, is dat de meeste neurale interfaces die in laboratoria worden bestudeerd, omslachtige hardware, kabels en een entourage van computers vereisen, terwijl de meeste commercieel beschikbare interfaces in wezen afstandsbedieningen zijn voor rudimentaire videogames, speelgoed en apps. Deze commerciële headsets lossen geen echte problemen op, en de krachtigere systemen in klinische studies zijn te onpraktisch voor dagelijks gebruik.

Met dit probleem in gedachten heeft het bedrijf Neuralink van Elon Musk een reeks flexibele polymeerdraden ontwikkeld die zijn bezaaid met meer dan 3.000 kleine elektroden die zijn verbonden met een draadloze radio en signaalprocessor ter grootte van een flesdop, evenals een robot die de draden chirurgisch kan implanteren in de hersenen, waarbij bloedvaten worden vermeden om ontstekingen te verminderen. Neuralink heeft zijn systeem op dieren getest en heeft gezegd dat het dit jaar met menselijke proeven zou beginnen.

Synchron, gevestigd in New York, heeft een apparaat ontwikkeld dat een Stentrode wordt genoemd en waarvoor geen open-hersenchirurgie nodig is. Het is een vier centimeter groot, zelfuitzettend buisvormig rooster van elektroden, dat via de halsader in een van de belangrijkste bloedvaten van de hersenen wordt ingebracht. Eenmaal op zijn plaats detecteert een stentrode lokale elektrische velden die worden geproduceerd door nabijgelegen groepen neuronen in de motorische cortex en stuurt de opgenomen signalen door naar een draadloze zender die in de borstkas is ingebouwd, die ze doorgeeft aan een externe decoder. In 2021 werd Synchron het eerste bedrijf dat FDA-goedkeuring kreeg om klinische proeven bij mensen uit te voeren met een permanent implanteerbare hersen-computerinterface. Tot nu toe hebben vier mensen met verschillende niveaus van verlamming Stentrodes gekregen en deze, sommige in combinatie met eye-tracking en andere ondersteunende technologieën, gebruikt om personal computers te bedienen terwijl ze thuis zonder toezicht waren.

Philip O’Keefe, 62, uit Greendale, Australië, ontving in april 2020 een stentrode. Vanwege amyotrofische laterale sclerose (ALS) kan O’Keefe slechts korte afstanden lopen, zijn linkerarm niet bewegen en verliest hij het vermogen om duidelijk te spreken . In het begin, legde hij uit, moest hij zich intens concentreren op de ingebeelde bewegingen die nodig zijn om het systeem te bedienen – in zijn geval, denkend aan het bewegen van zijn linkerenkel voor verschillende tijdsduur. “Maar hoe meer je het gebruikt, hoe meer het is als fietsen”, zei hij. “Je komt op een punt waar je niet zo hard nadenkt over de beweging die je moet maken. Je denkt na over de functie die je moet uitvoeren, of het nu gaat om het openen van een e-mail, het scrollen op een webpagina of het typen van wat letters.” In december, O’Keefe werd de eerste persoon ter wereld die iets op Twitter plaatste met behulp van een neurale interface: “Geen toetsaanslagen of stemmen nodig”, schreef hij in gedachten. “Ik heb deze tweet gemaakt door eraan te denken. #helloworldbci”

Thomas Oxley, een neuroloog en de oprichtende CEO van Synchron, denkt dat toekomstige hersen-computerinterfaces qua kosten en veiligheid ergens tussen LASIK en pacemakers zullen vallen, waardoor mensen met een handicap het vermogen terugkrijgen om met hun fysieke omgeving om te gaan en een snelle evoluerende digitale omgeving. “Bovendien”, zegt hij, “als deze technologie iemand in staat stelt beter met de digitale wereld om te gaan dan met een gewoon menselijk lichaam, wordt het pas echt interessant. Om emoties te uiten, om ideeën uit te drukken – alles wat je doet om te communiceren wat er in je hersenen gebeurt, moet gebeuren door de controle van spieren. Brain-computer interfaces zullen uiteindelijk een doorgang van informatie mogelijk maken die verder gaat dan de beperkingen van het menselijk lichaam. En vanuit dat perspectief denk ik dat de capaciteit van het menselijk brein juist gaat toenemen.”

Leave a Reply

Your email address will not be published.