Apen laten robotarm verfijnd bewegen met hun gedachten

Resusaapjes kunnen met hun gedachten een robotarm besturen. De apen plukken met de kunstarm marshmallows en druiven van een stokje, werken ze naar binnen en likken hun robotvingers af. Vandaag beschrijven onderzoekers van de universiteit van Pittsburgh in Nature hoe dat precies werkt. Drie jaar geleden lieten ze op een Amerikaans congres vroege resultaten zien (deze krant, maart 2005).

De twee aapjes kregen honderd minuscule elektrodes geïmplanteerd in hun motorische hersenschors, waar bewegingen bedacht en aangestuurd worden. De elektrodes pikken de activiteiten op van individuele hersencellen. Een computer zet daarna die signalen om in robotbewegingen. De arm zelf heeft een roteerbare schouder, buigbare elleboog en een hand met twee opponeerbare vingers.

De kneep zit hem in de computerbewerkingen. De onderzoekers werken al meer dan tien jaar aan het juiste algoritme om de activiteiten van de afgetapte hersencellen (slechts honderd!) om te zetten in vloeiende robotbewegingen. Eerder lukte het alleen om de apen eenvoudige virtuele handelingen uit te laten voeren, zoals een cursor laten bewegen op een computerscherm. Maar met de nieuwe arm kunnen de apen voorwerpen uit de echte wereld oppakken. De onderzoekers hopen dat de techniek in de toekomst kan worden toegepast bij mensen die verlamd zijn of een ledemaat missen.

De aapjes hadden opvallend weinig training nodig, zo blijkt. Eerst leerden ze de robotarm te bedienen met een joystick. Daarna werden ze in een stoel gezet met de robotarm naast hun schouder. Hun eigen armen werden losjes in twee buizen gestoken, zodat ze de robotarm wel moesten gebruiken. De onderzoekers hielden de apen daarna marshmallows of druiven op een stokje voor, telkens op een andere plek in de ruimte.

In de eerste weken kregen de apen hulp van de computer, die de armbewegingen bijstuurde. Maar al na zes tot acht weken was dat niet meer nodig. De bewegingen waren gecontroleerd en elegant. De apen bewogen de arm in een boogje, om het eten niet van het stokje af te stoten. Ze openden de hand ruim voor die hun mond bereikte – de marshmallows plakten namelijk aan hun vingers. En viel het eten bijna uit hun mond, dan gaven ze het een duwtje met de robothand.

Filmpjes van de apen staan op www.nrc.nl/wetenschap