Een gedeeltelijk verlamde man kan voor het eerst in dertig jaar zichzelf weer voeden. Met behulp van twee robotarmen en een directe neurolink tussen zijn hersenen en een computer die de protheses aanstuurt, lukt het hem om met mes en vork te eten.

Een computerstem geeft commando’s als ‘vork beweegt richting eten’ en ‘mes trekt terug’. De patiënt is gedeeltelijk verlamd en maakt kleine bewegingen met zijn vuisten. Hij geeft de tekens op het goede moment en snijdt een stukje voedsel af. Daarna kiest hij ervoor om het voedsel naar zijn mond te brengen.

De man heeft al dertig jaar zijn vingers niet meer kunnen gebruiken, maar nu lepelt hij moeiteloos zijn toetje leeg door met zijn hersenen de robotarmen heel precies aan te sturen. Hij gebruikt hiervoor een zogenaamde brein-machine-interface (BMI), een hersenimplantaat dat zorgt voor directe communicatie tussen hersenen en computer.

Geen sciencefiction
De computer decodeert de signalen uit het brein en ‘vertaalt’ ze. Zo kunnen verschillende apparaten aangestuurd worden. Het is bijvoorbeeld mogelijk om een cursor op een scherm te bewegen. Ook kun je, zoals dit onderzoek laat zien, een paar kunstarmen laten doen wat je van plan bent. En dit alles puur door eraan te denken en de neurale signalen te versturen naar de computer.

Multidisciplinaire wetenschap
Dit baanbrekende onderzoek, dat in vakblad Frontiers in Neurorobotics verscheen, is opgezet en uitgewerkt door een Amerikaans team van de befaamde Johns Hopkins University, gespecialiseerd in neurorobotica. In deze tak van wetenschap komt kennis van neurowetenschappen, informatica en robotica samen. De ontwikkeling van de BMI en de aansturing van de robotarmen is het voorlopige hoogtepunt na meer dan vijftien jaar onderzoek. Verschillende organisaties, waaronder het Amerikaanse ministerie van Defensie, hebben de zoektocht naar interactieve protheses financieel gesteund.

Via een neurolink stuurt de man zijn verlamde vingers aan. Foto: Peter Schreiber.media / Getty Images

Mens en machine gekoppeld
De nieuwe bevindingen draaien om het thema ‘gedeelde aansturing’, waarmee de mens robotische protheses kan bewegen met minieme mentale input. “De gedeelde aansturing door de BMI is een manier om de robotarmen zo te gebruiken dat je ‘het beste van beide werelden’ hebt. De gebruiker kan de bewegingen van de protheses afstemmen en al doende leert de computer de persoonlijke voorkeuren van de patiënt”, zegt projectmanager dr. Francesco Tenore.

“We hebben nog veel testen en onderzoeken voor de boeg, maar we zijn erg enthousiast over wat we tot nu toe hebben bereikt. Mensen met een zeer beperkte motoriek kunnen we een groot gevoel van bewegingsvrijheid (terug)geven. En dit allemaal door de steeds slimmer wordende machines en robotische hulpmiddelen”, legt Tenore uit.

Closing the loop
De wetenschappers zijn alweer bezig met vervolgstappen. Zo zijn er plannen om mensen met geamputeerde ledematen aan te sluiten op een soortgelijk computersysteem. Het doel is dan om zenuwprikkels te versturen vanuit de hersenen via het BMI-systeem. Deze signalen zijn bedoeld voor de spieren in de geamputeerde ledemaat, maar komen via de neurolink aan bij de prothese, zo luidt de theorie.

Het idee is om neurale feedback terug naar het brein te sturen, zodat de visuele feedback, zoals gebruikt tijdens het huidige experiment, niet meer nodig is. “Er zijn nog veel beren op de weg en er is nog veel werk te verzetten. De uitvoering van taken kan beter. Op zowel de timing als de nauwkeurigheid is nog wel wat aan te merken, maar we gaan ons best doen om de grenzen van het mogelijke op te zoeken”, aldus Tenore.

Neuralink van Elon Musk
Ook Elon Musk is met zijn bedrijf Neuralink bezig met de ontwikkeling van brein-machine-interfaces (BMI’s), die eveneens met name bedoeld zijn om mensen die verlamd zijn weer te laten bewegen. Hij is tot nu toe echter niet verder gekomen dan proeven bij dieren. Wel kondigde hij begin dit jaar (weer) aan te gaan testen op mensen. Er is ook kritiek op deze technologie. De mogelijkheden zijn namelijk eindeloos en velen moeten denken aan een aflevering van de dystopische Netflix-serie Black Mirror waarin iedereen zo’n hersenimplantaat heeft en bijvoorbeeld herinneringen opnieuw kon afspelen. Het wordt beschouwd als een voorbeeld van waar technologie zijn doel voorbijschiet en een gevaar kan worden voor de mensheid.