Aap met 'arm' van 950 kilometer

Onderzoekers van een Amerikaanse universiteit (Durham) publiceerden afgelopen week een opmerkelijk staaltje van hun kunnen. Miguel Nicolelis implanteerde een aantal elektroden in de hersenen van een uilaap waarmee hij hersensignalen kon opvangen. Tegelijkertijd liet hij de aap voedsel pakken dat hij op verschillende plaatsen in de kooi had neergelegd. Een computer registreerde de hersensignalen en Nicolelis heeft uit de patronen berekend welk signaal overeenkwam met bepaalde handbewegingen van de aap.

Vervolgens koppelde de onderzoeker een robotarm aan de computer. Iedere keer als de aap zijn hand bewoog om voedsel te pakken, volgde de robotarm de bewegingen. Het signaal is zelfs via internet verzonden naar een andere computer in het Massachusetts Institute of Technology, op een afstand van 950 kilometer, waar een soortgelijke robotarm precies dezelfde bewegingen maakte. „Het was verbazend om de robotarm in ons lab te zien bewegen, in de wetenschap dat hij aangedreven werd door signalen uit de hersenen van een aap in Durham”, zei Mandayam Srinivasan, een van de medeonderzoekers. „Het leek of de aap een 950 kilometer lange virtuele arm had.”

Een commentator van het tijdschrift Nature, dat het onderzoek afgelopen donderdag publiceerde, zegt dat 'gedachtekracht' met dit experiment niet langer thuishoort in het domein van de sciencefiction. Mensen met verlammingen zullen in de toekomst met soortgelijke technieken in staat zijn kunstledematen te besturen via hun hersenactiviteit.

De Amerikaanse onderzoekers hebben vooral gewerkt aan de software om de hersensignalen zo goed mogelijk te ontrafelen. Daarmee bereikten ze dat de robotarm niet houterig maar soepel in alle richtingen bewoog, precies zoals de arm van de aap. Ze verrichtten hun onderzoek bij twee apen. De ene kreeg 96 microelektroden geïmplanteerd, de andere 32, in verschillende delen van de hersenschors die betrokken zijn bij het bewegen van de ledematen. De draadjes hadden een doorsnee van eentwintigste millimeter. De signalen van een van de apen zijn gedurende twee jaar geregistreerd.

Nicolelis noemt zijn onderzoek ook van belang voor het begrijpen van de functie van de verschillende delen van de hersenen en de manier waarop de hersenen informatie verwerken.

Rat
Het onderzoek van Nicolelis is niet het eerste dat aantoont hoe hersensignalen gebruikt kunnen worden om een apparaat te bedienen. Vorig jaar lieten onderzoekers van een universiteit in Philadelphia zien hoe een rat water kon tappen door uitsluitend te denken aan die handeling. Ze trainden een rat om een handboom te bedienen die de kraan opende en analyseerden tegelijk de hersensignalen van de rat. Daarna stelden ze de kraan zodanig in dat die al openging zodra de rattenhersenen opdracht gaven om de handboom te bedienen. Uiteindelijk leerde de rat dat het voldoende was om aan water te denken, zonder de kraan te openen.