En dan nu het afluisteren van de hersenen

Via MRI-metingen van het brein valt met verrassende scherpte vast te stellen wat voor letters een proefpersoon op zijn netvlies heeft. Onderzoekers aan de Radboud Universiteit rapporteren dat binnenkort in het tijdschrift Neuroimage. Eerste auteur Sanne Schoenmakers noemt als een mogelijke toekomstige toepassing het communiceren met ‘locked-in’-patiënten, van wie wel het bewustzijn functioneert maar die zich op geen enkele manier kunnen uiten.

Bij de experimenten kregen proefpersonen handgeschreven letters te zien (zie hiernaast, bovenste plaatje). De letters B, R, A, I, N, en S werden gebruikt – geen toevallige keuze. Intussen werd voor elke letter die werd vertoond een ‘functionele’ MRI-scan (fMRI) gemaakt van de visuele cortex, het deel van de hersenen waar de signalen uit de ogen worden verwerkt. Zo’n fMRI maakt de doorbloeding van de hersenen zichtbaar en laat actieve hersendelen opgloeien. Bij de MRI-scan werd de visuele cortex verdeeld in 1.200 blokjes van 2 x 2 x 2 millimeter (‘voxels,’ driedimensionale pixels).

Dat leidde tot een database die verband legde tussen de grafische patronen voor de ogen van de proefpersonen – de letters dus – en de activiteitspatronen in de visuele cortex. Jammer genoeg brengt niet elke pixel in een afbeelding een precies afgebakend kluitje hersencellen tot gloeien. Toch wisten de onderzoekers het activiteitspatroon in de visuele cortex enigszins terug te vertalen naar letters – zie middelste plaatje (rood is de grootste zekerheid dat dit puntje deel uitmaakt van de letter die de proefpersoon ziet, groen de kleinste). „Je moet die database wel voor elke persoon apart maken”, waarschuwt Schoenmakers.

Met een kunstgreep wisten zij en haar collega’s de herkenning flink op te voeren. De beelden werden ‘bekeken’ door een computerprogramma dat bekend was met de basisvormen in het alfabet. Deze software nam aan dat er letters in beeld waren (en dus geen willekeurige vormen), zocht de meest passende letter, en ‘masseerde’ het gereconstrueerde beeld in de richting van die meest waarschijnlijke letter (zie onderste plaatje). „Zo denken we ook dat het brein zintuiglijke informatie combineert met kennis”, zegt onderzoeksleider Marcel van Gerven.

De letterherkenning verbeterde spectaculair, en dat niet alleen. Schoenmakers: „Als we de computer alleen de letters B, R, A, I en N lieten zien, kon de computer later toch de S reconstrueren. Zo ging dat ook voor de andere lettercombinaties. We hebben dus een robuust model van het verband tussen pixels en voxels.”

Een persbericht van de Radboud Universiteit spreekt intussen zonder gêne van ‘het reconstrueren van gedachten’ maar dat is ietwat prematuur. Niettemin hoopt ook Schoenmakers op ‘gedachten lezen’ in de toekomst. In een vervolgonderzoek wordt de scherpte van de MRI-scans opgevoerd van 1.200 voxels naar 15.000.

Voor communicatie met mensen die in hun brein zitten opgesloten, moet waarschijnlijk vroeg of laat het taalcentrum van de hersenen onder de loep worden genomen.