Een mens denkt aan letters schrijven – en de computer typt ze

Neurologie Door te denken aan het met de hand schrijven van letters lukte het een verlamde patiënt om een computer te laten typen. Thuisgebruik van deze vinding laat nog wel even op zich wachten.

Proefpersoon T5 met op zijn hoofd twee snoeren die de implantaten in zijn hersenschors verbinden met de computer.
Proefpersoon T5 met op zijn hoofd twee snoeren die de implantaten in zijn hersenschors verbinden met de computer. Foto’s F. Willet et al. / Nature

Een vanaf de nek verlamde man kan dankzij een hersenimplantaat in gedachten met een pen een briefje schrijven, waarbij de tekst gelijktijdig getypt verschijnt op zijn computerscherm. Het schrijven gaat op dezelfde snelheid waarmee niet-verlamde leeftijdgenoten een sms-je tikken op hun telefoon. Dat is ruim twee keer sneller dan voorheen mogelijk was met zulke experimentele brein-computer verbindingen.

De 65-jarige man, die T5 wordt genoemd, kan nog praten, en werkt als proefpersoon van onderzoekers van de Stanford universiteit in Californië al jaren mee aan hun onderzoek naar deze technologie. Hij kreeg twee chips in zijn hersenschors, elk met honderd micronaaldjes die de elektrische pulsjes van onderliggende hersencellen kunnen registreren. Die zitten al ruim drie jaar in het hersengebied voor handbeweging. In gedachten een beweging maken levert dezelfde hersenactiviteit op als die beweging daadwerkelijk maken.

Gedecodeerde mentale pennenstreken, geschreven door een verlamde proefpersoon.

In het nieuwe onderzoek maakten de onderzoekers een algoritme dat de hersensignalen van zijn handbewegingen voor 26 letters en 5 leestekens decodeert naar de beoogde letters. Het verslag van hun studie verscheen woensdag in het tijdschrift Nature.

Negentig tekens per minuut

In een eerdere studie met eenbrein-computer-schrijfsysteem van deze onderzoekers konden verlamde proefpersonen er al een computercursor mee besturen in twee richtingen en een muisklik maken. Zo typten ze maximaal veertig correcte letters per minuut. Met het nieuwe systeem, op basis van handgeschreven letters, haalde T5 negentig tekens per minuut. Dat ging voor 94 procent foutloos, en zelfs voor 99 procent als ook een automatische spellingscontrole werd gebruikt.

Op elke oefendag moest het systeem eerst worden getraind - hersensignalen variëren per dag. T5 typte daarvoor vijftig bekende zinnen, een tijdrovende klus. Maar uit het onderzoek bleek dat het met dertig of zelfs tien trainingszinnen ook nog behoorlijk accuraat was, en het met slechts één keer per week trainen ook nog werkte.

„Dit is echt een hoogstandje”, zegt hersenonderzoeker Nick Ramsey van het UMC Utrecht. „Het heeft veel potentie.” Ramsey gaf als eerste ter wereld een verlamde patiënt met ALS (amyotrofische laterale sclerose) een brein-computer verbinding waarmee ze thuis met een muisklik een computer kan bedienen. Zijn groep werkt aan een spellingsysteem op basis van handgebaren uit gebarentaal.

Ramsey ziet nog wel haken en ogen. „In het lab werkt het alleen als de onderzoekers erbij zijn. Thuis staat het doorlopend aan. Hersencellen geven dag en nacht allerlei onverwachte signalen, dus je krijgt dan veel willekeurige tekst.”

Spraakbewegingen

Hij verwacht dat het systeem met name bruikbaar zal zijn door mensen die verlamd zijn geraakt door een ongeluk, van wie het brein gezond is. „De hersencellen van ALS-patiënten verliezen vrij snel het vermogen om kleine snelle -mentale- bewegingen te maken, zoals bij schrijven.”

Er moet dus nog veel worden uitgezocht, maar het onderzoek laat zien dat het principe werkt: hersencommando’s voor subtiele schrijfbewegingen zijn snel en accuraat te meten en decoderen, ook jaren nadat de elektrodes zijn geïmplanteerd. Het lijkt er zelfs op dat ingewikkelde bewegingen makkelijker kunnen worden gedecodeerd dan lineaire, schrijven de auteurs. Dat biedt perspectieven voor het decoderen van bijvoorbeeld mentale spraakbewegingen voor een spraakcomputer.

Lees ook: Zij denkt een beweging. En doet zo een muisklik