Door te denken aan schrijven met pen en papier, kon een proefpersoon tekst op een scherm laten verschijnen. Met deze nieuwe techniek kunnen mensen met ernstige verlamming in de toekomst sneller typen dan de huidige technologie toestaat.
De meeste mensen zullen de frustratie herkennen dat je sneller denkt dan dat je kunt typen. Voor degenen die ernstig verlamd zijn, is deze frustratie nog groter. Als zij hun mening kenbaar willen maken, kunnen ze typen met een maximale snelheid van ongeveer veertig tot vijftig letters en leestekens per minuut. Beduidend trager dan de 115 per minuut die de gemiddelde smartphonegebruiker haalt.
Een nieuwe techniek, ontwikkeld aan de Stanford-universiteit, biedt een flinke verbetering. Daarmee haalde een proefpersoon een typesnelheid van negentig tekens per minuut.
Hersenimplantaat
Mensen die door verlamming niet in staat zijn tot handmatig schrijven of typen, hebben een paar opties. Als hun oogspieren werken, kunnen ze een computer aansturen met oogbewegingen. Daarnaast bestaan er sinds kort brain–computer interfaces (BCI). Hierbij wordt er een implantaat in de hersenen geplaatst dat daar signalen meet.
De nieuwe techniek werkt ook met BCI. ‘We plaatsten twee elektrodes van 4 bij 4 millimeter op de hersenschors van de proefpersoon’, mailt Francis Willett van de Stanford-universiteit. Daarmee meten ze de elektrische signalen in de hersenen.
Bij eerdere BCI’s werden de hersensignalen van bijvoorbeeld handbewegingen gemeten. Proefpersonen dachten dan aan het maken van een beweging, wat dezelfde hersensignalen oplevert als daadwerkelijk die beweging maken. Zo konden ze een computercursor over een scherm sturen en dingen aanklikken met hun gedachten. Op die manier tikten ze – met een virtueel toetsenbord – tot veertig tekens per minuut.
Denkbeeldig schrijven
Bij het nieuwe onderzoek maten de elektroden de hersenensignalen die horen bij de handbewegingen die een proefpersoon maakt als hij letters op papier zou schrijven. De wetenschappers keken naar de 26 letters van het alfabet en 5 leestekens, zoals de komma en het vraagteken.
De proefpersoon, die door een dwarslaesie vanaf zijn nek verlamd is, trainde een kunstmatig intelligent computersysteem om zijn hersensignalen aan de juiste letter te koppelen. Aan het begin van elke onderzoeksdag moest de proefpersoon tientallen bekende zinnen typen, zodat de computer de signalen weer goed kon herkennen. ‘We werken aan een manier om die dagelijkse trainingstijd te verminderen’, zegt Willett.
Met de nieuwe BCI haalde de proefpersoon een typesnelheid van negentig tekens per minuut, die voor 94 procent foutloos waren. Met spellingscontrole erbij werd dit verhoogd naar ruim 99 procent foutloos.
Volgens Willett was de proefpersoon aangenaam verrast dat het systeem zijn denkbeeldige handschrift kon herkennen. ‘Hij had vaak het gevoel dat hij schreef in onleesbare hanenpoten en dat het systeem die niet zou herkennen. Maar het werkte goed!’
Risico’s rechtvaardigen
De eerste resultaten zijn veelbelovend voor mensen met verlamming. Maar het systeem is nu enkel getest met één proefpersoon – die in eerder onderzoek uitblonk in het aansturen van een BCI. En het vond plaats onder gecontroleerde omstandigheden. Verder onderzoek moet uitwijzen of het bij andere proefpersonen net zo goed werkt. En of de hersenen buiten het lab, als het systeem continu aan staat, niet te veel verstorende signalen versturen.
Ook schrijven de niet-betrokken onderzoekers Pavithra Rajeswaran en Amy Orsborn in een begeleidend artikel dat de technologie ‘geweldige prestaties en voordelen zal moeten bieden om de kosten en risico’s te rechtvaardigen die gepaard gaan met het implanteren van elektroden in de hersenen’.
