Brein en computer communiceren nu draadloos

Amerikaanse onderzoekers maakten een brein-computer-interface waarmee een proefpersoon draadloos een computer kan aansturen. Net zo nauwkeurig als een hersenimplantaat dat met draden aan de computer vastzit, maar veel prettiger voor de patiënt.

Er zit al flink schot in brein-computer-interfaces (BCI), apparaten die hersensignalen vertalen naar de besturing van bijvoorbeeld een robotarm of computer. Maar een groot nadeel van de meeste BCI's die voor mensen goedgekeurd zijn is dat de interfaces, die in hun hersenen zijn geïmplanteerd, met draden aan de computer zijn gekoppeld. Niet zo prettig voor de patiënt.

Snelle wifi

De oplossing is draadloze communicatie. Dat brengt echter zijn eigen beperkingen met zich mee. Vooral de kwaliteit van het signaal is niet altijd even goed. Onderzoekers van het Amerikaanse BrainGate consortium zijn er nu in geslaagd om van hun eigen bedrade BCI een variant te maken die nauwkeurig en draadloos via snelle wifi communiceert.

Ze voerden recent de eerste klinische proeven uit met twee tot aan de nek verlamde proefpersonen die het apparaat geïmplanteerd kregen. Zij konden hiermee typen en een computer besturen. De onderzoekers publiceerden een beschrijving van de apparatuur en de experimenten op 30 maart in het wetenschappelijke tijdschrift IEEE Transactions on Biomedical Engineering.

Snelle en nauwkeurige data

De onderzoekers maakten een interface dat via breedband-wifi communiceert met de computer. Dat is een verbetering ten opzichte van eerdere apparaatjes die een lagere bandbreedte hadden en dus een minder snelle signaaloverdracht. Dat maakte het besturen van een computer met de hersenen minder nauwkeurig.

Het nieuwe hersenimplantaat heeft tweehonderd elektroden die verbonden zijn met het deel van de hersenen dat beweging aanstuurt. Het verstuurt die signalen met 48 megabits per seconde naar een wifizender op het hoofd van de patiënt. Die verstuurt ze weer naar antennes die in de kamer staan opgesteld en die verbonden zijn met de computer.

In video's die de onderzoekers openbaar maakten, is een patiënt te zien die een computermuis bestuurt met zijn gedachten. Hij kan programma's selecteren en erop klikken om ze te openen. Een andere patiëntbedient een toetsenbord op een scherm.

Batterijen verwisselen

De onderzoekers vergeleken de prestaties van hun draadloze systeem met die van hetzelfde systeem dat wel via kabeltjes communiceert. Het draadloze systeem werkt in principe net zo goed, maar als er iets tussen de zender en de antennes komt, zoals een verzorger, valt het signaal even weg. Na een dag moeten de batterijen vervangen en opgeladen worden. Daarvoor heeft de proefpersoon hulp nodig.

‘We hebben laten zien dat dit draadloze systeem net zo goed functioneert als het bedrade systeem dat al jaren de gouden standaard is in BCI’, zegt hoofdonderzoeker John Simeral van Brown University (Verenigde Staten) in een persbericht.

‘De signalen die het systeem opneemt en verzendt zijn net zo betrouwbaar, zodat we dezelfde algoritmen kunnen gebruiken om ze te interpreteren. Het enige verschil is dat mensen niet langer fysiek aan het apparaat vastzitten. Dat geeft nieuwe mogelijkheden voor het gebruik van het systeem.’

Gewei

Een nadeel van huidige brein-computer-interfaces, ook deze draadloze, is wel dat de drager met grote blokken op zijn hoofd rondloopt die de signalen moeten verzenden. Als een gewei steken de kastjes uit de hersenpan. Heel praktisch en comfortabel is dat niet.

Aan het verbeteren van brein-computer-interfaces wordt al gewerkt, onder meer door het bedrijf Neuralink van Elon Musk. Dat wil onzichtbare, kleine, draadloze BCI's maken die veel meer data kunnen verzamelen en verzenden dan de huidige apparaten.

Aapje

Neuralink publiceerde vorige week een video van een aapje dat het computerspelletje Pong speelt enkel met zijn brein, via de Link, een hersenimplantaat dat door het bedrijf is ontwikkeld. De Link is een apparaatje ter grootte van een dikke munt, dat een stukje hersenpan vervangt en dus onzichtbaar is na implanteren. Het communiceert via Bluetooth met een iPhone en laadt contactloos op via inductie. Het mag nog niet op mensen worden uitgeprobeerd.