Gehoorimplantaat luistert naar je hersenen

In België krijgen elk jaar honderden dove of zwaar slechthorende mensen een cochleair implantaat, waarbij een chirurg een aantal piepkleine elektroden inbrengt in een onderdeel van het binnenoor: de cochlea oftewel het slakkenhuis. Na de operatie moet een gespecialiseerde audioloog het apparaat goed instellen. Daarvoor moet de gebruiker geluiden beluisteren en beoordelen hoe ze klinken. Afhankelijk van de antwoorden kan de audioloog de instellingen aanpassen. Dit proces kost echter veel tijd en moeite, zeker bij mensen die niet goed kunnen uitleggen hoe goed en wat ze horen: denk maar aan jonge kinderen, personen met een mentale handicap, of ouderen die lijden aan dementie. Een bijkomend probleem is dat de instelling om de paar jaren of zelfs om de paar maanden opnieuw gedaan moet worden om alles up-to-date te houden. Zowel het gehoorverlies als de persoonlijke voorkeuren kunnen na verloop van tijd veranderen.

Een audioloog schat je gehoor vaak in op basis van hoe goed je geluiden kan beoordelen. Dit proces kost veel tijd en moeite bij jonge kinderen.

Gebruik je hersenen

We zouden cochleaire implantaten veel efficiënter kunnen instellen als we iemands gehoor kunnen inschatten zonder dat die persoon daarvoor een verbale respons moet geven. Tijdens mijn doctoraatsonderzoek hebben we hiervoor een oplossing gevonden: door gebruik te maken van de hersenen. Hersenen produceren immers de hele tijd elektrische signaaltjes als ze informatie zoals geluid verwerken. De eigenschappen van deze hersengolven veranderen afhankelijk van welke geluiden je hoort en afhankelijk van hoe goed je ze kan horen. We weten bijvoorbeeld dat er een hersengolf ontstaat die op en neer gaat op het ritme van de lettergrepen en woorden wanneer je luistert naar een spreker. Als de spreker minder goed verstaanbaar is, dan zullen de fluctuaties van deze hersengolf kleiner en trager zijn.

Hersengolven zijn dus heel nuttig om het gehoor in te schatten, en kunnen gebruikt worden om de instellingen van een gehoorimplantaat automatisch te controleren. Bij het luisteren naar een spreker met slechte instellingen zullen bepaalde hersengolven aangeven dat er een geluid gehoord wordt, terwijl andere hersengolven onthullen dat de boodschap toch niet zo helder binnenkomt. In onze hersenen is er dus een wereld van verschil tussen het horen en het begrijpen van een spreker. Wij hebben voor het eerst aangetoond dat de nuttige hersengolven die spraak verstaan weergeven ook aanwezig zijn bij personen die via een cochleair implantaat horen.

Door te kijken naar specifieke hersengolven kunnen we inschatten hoe goed personen en zelfs baby’s de spraakgeluiden die ze horen verwerken in hun hersenen.

Hoe meet je een hersengolf?

Hersengolven meten is echter nog niet zo praktisch. Voor een betrouwbare meting moet je naar het ziekenhuis, waar een dure machine met veel kabels en sensoren op je hoofd geplaatst wordt. Hoewel deze oplossing dus een grote verbetering is voor jonge kindjes of personen met een communicatieprobleem, kost het te veel tijd, moeite en geld voor de gemiddelde gebruiker van een cochleair implantaat die wel goed kan aangeven hoe goed de geluiden klinken.

Hebben zo’n hersengolven dan maar een beperkte toepasbaarheid in de audiologie? Zeker niet! Met een tweede doorbraak hebben we een techniek ontwikkeld om hersengolven te meten met de elektronische componentjes die al aanwezig zijn in het implantaat zelf. De elektroden van het implantaat die in het slakkenhuis zitten zijn niet allemaal gelijktijdig aan het werk, waardoor ze in hun “vrije” momenten gebruikt kunnen worden om hersenactiviteit op te vangen. Ze krijgen dus afwisselend een tweede functie als sensor. Op die manier hebben we geen externe apparatuur en kabels meer nodig. Deze meettechniek maakt het gebruik van hersengolven bij alle gebruikers van een cochleair implantaat dus veel praktischer en efficiënter.

De elektroden van een cochleair implantaat (links) kunnen ook gebruikt worden om hersengolven te meten. De elektroden zitten op het uiteinde van de kabeltjes. Het uitwendige deel (rechts) bevat een klein computertje waarin alle instellingen staan opgeslagen.

Zelfsturende implantaten

Als we de technologische bouwblokjes die we ontwikkeld hebben samenleggen, kunnen we denken aan nieuwe toepassingen en verbeteringen voor huidige gehoorimplantaten. In een eerste stap zou een persoon met een implantaat dat hersengolven kan meten niet meer zo vaak naar het ziekenhuis moeten komen: het gehoor kan automatisch en objectief opgemeten worden in het dagelijkse leven. Een belangrijk voordeel is dat het gehoor dan geëvalueerd wordt in realistische luisteromgevingen waarin de gebruiker zich het vaakst bevindt, zoals op school, thuis voor de tv, of op een familiefeest. Een audioloog kan deze gegevens dan vanop afstand bekijken en ingrijpen om het apparaat bij te stellen wanneer dat nodig is.

Zetten we nog een stap verder, dan is het in de toekomst zelfs mogelijk om slimme, zelfsturende cochleaire implantaten te ontwerpen. Zo’n systeem kan met behulp van hersengolven meten hoe goed de gebruiker ermee hoort, en zal zichzelf dan autonoom kunnen bijstellen. In mijn onderzoek hebben we de technologie ontwikkeld waarmee het apparaat kan “meten en weten”. Je kan dit vergelijken met een zelfrijdende wagen, die camera’s en afstandssensoren nodig heeft om informatie te verzamelen. De volgende uitdaging is de ontwikkeling van artificiële intelligentie die effectief de beslissing neemt om bij te sturen. Hierbij is de veiligheid van de gebruiker natuurlijk van cruciaal belang.

Hoewel we het pad geëffend hebben, kan het dus nog een tiental jaar duren voordat de eerste mensen met slimme gehoorimplantaten rondlopen. Ik kijk alvast mee uit naar de toekomst waarin elke slechthorende persoon die dat wenst op elk moment terug goed kan horen, met instellingen op hun noden afgestemd, volledig automatisch en zonder daarvoor regelmatig naar het ziekenhuis te moeten gaan.

Ben Somers is genomineerd voor de Vlaamse PhD Cup. Ontdek meer over zijn onderzoek op www.phdcup.be.