Een zender om beelden te beamen naar het brein
Het originele systeem dat biomedisch onderzoeker William H. Dobelle na dertig jaar onderzoek had ontwikkeld, zat ingenieus in elkaar: de proefpersoon droeg een bril waarop een miniatuurcamera en een afstandsmeter waren gemonteerd. Een computer in een heuptasje vertaalde de omgevingsdata naar een schematische pixel-tekening van de omgeving. Die tekening ging als elektrische prikkels naar het brein.
Het implantaat werkte niet onmiddellijk en had bovendien bijwerkingen. De technici moesten de signaalsterkte behoorlijk opvoeren voordat hersencellen de 68 pixels luid en duidelijk ontvingen. Dat hoge voltage veroorzaakte echter ook epileptische aanvallen. Bovendien ontstonden infecties op de plek van de aansluitpunten. Tot overmaat van ramp overleed uitvinder Dobelle plotseling in 2004. Er waren geen technici meer beschikbaar om het implantaat te onderhouden.
Veilig en duurzaam
Binnen het Nederlandse NESTOR-project werken wetenschappers nu aan een implantaat dat duurzaam werkt en veilig is. Het moet op een laag voltage werken en draadloos informatie ontvangen.
Elektrotechnisch ingenieur Adedayo Omisakin: "We wilden niet alleen beelddata versturen naar het brein, maar ook diagnostische data ontvangen die aanwijzingen geven over hoe het brein op de prothese reageert. De zendontvanger onder de huid mocht bovendien niet te veel stroom verbruiken. Je wilt daar immers niet een enorme batterij moeten plaatsen. Tegelijkertijd moest de bandbreedte van het systeem relatief hoog zijn. We gebruiken in het NESTOR-project namelijk een implantaat met maar liefst 1024 elektroden. Ook moest het apparaatje klein genoeg zijn om onder de hoofdhuid te passen."
“Vanaf de chip loopt een kabel door de schedel naar de elektroden in het brein. Zo heb je weliswaar nog steeds minuscule snoertjes in het brein, maar in ieder geval geen kabel meer door de huid heen. Daardoor minimaliseer je de kans op infecties en verhoog je het draaggemak."
"Ik heb gekozen voor een draadloze technologie die ultra-wideband (UWB) heet. Daarmee kun je veel data versturen in korte pulsen. Door dat puls-achtige karakter van UWB kon ik opnieuw voor digitale componenten kiezen, en zo het stroomverbruik minimaliseren.”
NESTOR
Binnen NESTOR werken wetenschappers van onder meer het Nederlands Herseninstituut, de Universiteit Twente, de Radboud Universiteit, Maastricht University en de TU/e aan een veilige breinprothese die blinden deels hun zicht kan teruggeven. Dat gebeurt door het breingedeelte dat zich met beeldherkenning bezighoudt, met elektrische stroompjes te stimuleren. De onderzoekers ontwikkelen onder meer methoden om die visuele cortex van individuele blinde gebruikers op een veilige manier goed in kaart te brengen, zodat de elektroden op de juiste plek geplaatst kunnen worden.
Ook bouwen ze slimme software die de kernelementen uit iemands omgeving automatisch selecteert, zoals de contouren van objecten of de letters op een scherm. Daarnaast onderzoeken ze hoe je breinprotheses het best kunt plaatsen, zodanig dat je met zwakke stroompjes toch veel informatie kunt overbrengen. Aan de TU/e wordt onderzocht hoe je een dergelijk breinimplantaat draadloos kunt opladen en hoe je er draadloos informatie naar toe kunt sturen.
