Nieuwe interface zet hersensignalen om in beweging

Beeld: Zonder een spier te bewegen slaagden proefdieren erin een avatar door een virtuele wereld te navigeren. KU Leuven

Onderzoekers aan de KU Leuven willen aan de hand van brein-computer interfaces patiënten met een neurologische aandoening de controle teruggeven over hun bewegingen en communicatie. Zo’n interface meet hersensignalen via elektrodes op de schedel of op de hersenen. Die hersensignalen worden dan omgezet in computercommando’s.

Om die technologie te testen, werkten ze met resusapen. ‘Het zijn de enige dieren die in staat zijn om zulke complexe taken te doen’, vertelt Peter Janssen, professor neurofysiologie aan de KU Leuven. ‘Wij gebruiken de signalen van hersengebieden die belangrijk zijn voor de controle van de hand en de arm. Bij muizen of ratten bestaan die gebieden eigenlijk bijna niet. Dit is dus de enige manier om brein-computer interface-onderzoek te doen bij proefdieren.’ De apen moesten voor de proef een avatar door een virtuele wereld loodsen zonder fysiek met hun lichaam te bewegen.

De apen hadden niet veel tijd nodig om het systeem te leren gebruiken, in tegenstelling tot andere studies waarbij dat soms maanden in beslag nam. Twee van de drie apen werden al gebruikt in een vorige studie. Zij hadden dus al ervaring, maar de derde aap was nieuw en had nog geen ervaring.  ‘Op tien dagen tijd leerde die aap om dat systeem te gebruiken. Dat is heel snel, want we kunnen niet uitleggen aan die aap wat hij moet doen. Hij moet het zelf ervaren’, aldus Janssen.

Parkinson en ALS

Deze interface maakt gebruik van signalen uit drie motorische hersengebieden. Eerdere systemen baseren zich maar op één hersengebied. ‘Er zijn twee gebieden bij die nog heel weinig getest zijn: de premotorische gebieden. Die zijn eerder betrokken bij de planning van de beweging dan bij de echte uitvoering van de beweging. Het voordeel is dat die gebieden flexibeler zijn. Dat maakt onze interface gemakkelijker te gebruiken dan de klassieke interface.’

Het is dus de bedoeling dat deze technologie ook bij patiënten met neurologische aandoeningen gebruikt kan worden, om hen uiteindelijk de controle over hun bewegingen en communicatie terug te geven. ‘Ik ben er hoopvol in dat dat zal lukken. Er zijn al mensen geïmplanteerd met gelijkaardige elektrodes, maar bijna alleen in de Verenigde Staten. Wij zijn teruggegaan naar proefdierstudies omdat we nieuwe dingen willen ontwikkelen. Dat kan je heel moeilijk doen met een patiënt. Het duurt ook jaren om dat te ontwikkelen. Daarom is het interessanter om dat eerst bij proefdieren te testen, en later pas bij mensen als het echt goed werkt. Binnen de twaalf maanden zouden we de eerste tests doen bij mensen met parkinson en ALS willen doen. We hopen dat we dan iets later binnen Europa kunnen samenwerken met het centrum dat implantaten bij mensen plaatst’, besluit Janssen.