Brain-Computer Interface stelt gehandicapten in staat tablet-apparaten te bedienen

• Met de nieuwe hersen-computerinterface kunnen verlamde patiënten effectief communiceren met commerciële elektronische apparaten.
• Ze kunnen verschillende toepassingen gebruiken door alleen maar te denken aan het verplaatsen van de cursor en het klikken op muisknoppen.
• Ze voerden 22 'aanwijzen-en-klikken'-selecties uit in één minuut terwijl ze verschillende apps gebruikten.

Mobiele computerapparatuur is een alomtegenwoordig en cruciaal onderdeel van het dagelijks leven geworden, maar ze zijn moeilijk te gebruiken voor mensen met verlamming. In de Verenigde Staten hebben meer dan 5 miljoen mensen verschillende soorten verlammingen die hun vermogen om dagelijkse activiteiten uit te voeren beperken.

Bij aandoeningen zoals ALS kunnen patiënten uiteindelijk alle mogelijkheden (inclusief spraak) verliezen om effectief met hun omgeving te communiceren. Tot dusverre heeft het gebied van ondersteunende technologie veel geholpen:het heeft de functionele mogelijkheden van verlamde mensen voortdurend verbeterd, zodat ze gemakkelijk kunnen communiceren met computers voor algemeen gebruik.

Onlangs toonden onderzoekers van de Brown University een brein-computerinterface waarmee mensen met een handicap een tablet rechtstreeks kunnen bedienen door te denken aan het aanwijzen en klikken van een muis. Onderzoekers voerden een experiment uit, waarbij 3 deelnemers met verlamming online konden winkelen, met familie konden chatten en andere tablet-apps konden gebruiken.

Hoe werkt de BrainGate-interface?

Het BrainGate-consortium werkt al jaren aan het verbeteren van neuro-engineering en neurowetenschap om verlamde mensen (die motorische vermogens hebben verloren door een verwonding of ziekte) te helpen elektronische apparaten te bedienen door alleen maar te denken aan het bewegen van hun handen.

De Brain-Computer Interface legt de neurale activiteit vast met behulp van een kleine sensor die in de motorische cortex is geplaatst. De neurale signalen worden vervolgens gedecodeerd en verzonden naar externe apparatuur. Wetenschappers gebruiken al jaren vergelijkbare technieken om mensen met een handicap hun robotarmen en ledematen te laten besturen.

a) Configuratieschema b) Taaktijdlijn vanaf trail-dag 124 | Met dank aan onderzoekers 

Tot dusver hebben Brain-Computer Interfaces op basis van elektro-encefalografie controle laten zien over spelling, gamen, schilderen en surfen op het web, maar ze hebben geen algemene controle kunnen bieden over een elektronisch apparaat zoals een commerciële smartphone of tablet.

Referentie:PLOS | doi:10.1371/journal.pone.0204566 | Brown University

In dit experiment werden neurale signalen geëxtraheerd uit de interface verzonden naar een Bluetooth-interface die is ontworpen om te werken als een draadloze muis. Deze virtuele muis werd vervolgens verbonden met een Nexus 9-tablet en drie verlamde deelnemers werden gevraagd om specifieke taken uit te voeren.

Resultaten

Drie deelnemers met tetraplegie hadden arrays met meerdere elektroden die aan de motorische cortex waren bevestigd als onderdeel van een intracorticale hersen-computerinterface om een ​​tablet te bedienen. Twee van hen hadden ALS - een progressieve motorneuronziekte die de dood veroorzaakt van neuronen die vrijwillige spieren aansturen. Terwijl de derde deelnemer een dwarslaesie had.

Alle deelnemers konden door verschillende apps navigeren, waaronder apps voor muziekstreaming, chat, e-mail en sociale netwerken. Ze scrolden door een nieuwsaggregator, bladerden door streamingdiensten, zochten naar inhoud op YouTube en stelden chats en e-mails samen.

Met dank aan onderzoekers 

Ze voerden 22 'aanwijzen-en-klikken'-selecties uit in één minuut, terwijl ze verschillende applicaties gebruikten. In tekst-apps konden ze via tekstinterfaces met een snelheid van 30 tekens per minuut typen.

Hoewel geavanceerde cursorfuncties zoals multitouch, gebaren en klikken-en-vasthouden in dit onderzoek niet waren geïmplementeerd, waren de auteurs verheugd om te zien hoe snel alle deelnemers de interface gebruikten om hun interesses en hobby's te ontdekken.

Lezen:met de eerste Brain-to-Brain-interface kunnen 3 mensen gedachten rechtstreeks naar elkaars hoofd delen

Het onderzoek heeft ook de potentie om nieuwe deuren te openen voor de communicatie tussen zorgverleners en patiënten met ernstige neurologische aandoeningen. Dit zou de interactie en het begrip tussen patiënten en zorgverleners verder kunnen verbeteren.