f.a.q.
Wij beantwoorden graag al je vragen over BCI’s. Staat je vraag hier niet tussen? Je kunt altijd contact met ons opnemen.
Een Brain-Computer Interface (BCI) is een systeem waarmee een gebruiker een computer kan besturen met hersensignalen. Die hersensignalen kunnen op verschillende manieren worden gemeten: via elektroden op de hoofdhuid (niet-invasief), op het hersenoppervlak of in het hersenweefsel. Wij maken gebruik van methodes waarbij de elektroden tijdens een operatie op het hersenoppervlak worden geplaatst.
In het figuur hieronder proberen we uit te leggen hoe dit werkt. Links zie je een afbeelding van de hersenen met daarop een matje met elektroden dat op het hersenenoppervlak ligt. De hersenactiviteit verandert wanneer iemand bijvoorbeeld denkt aan het bewegen van zijn/haar hand of als hij/zij probeert bepaalde woorden uit te spreken. Deze veranderingen in hersensignalen worden gemeten door de elektroden en doorgestuurd naar een computer.
De computer is getraind om specifieke patronen in deze signalen te herkennen. In het voorbeeld in het figuur probeert de gebruiker zijn of haar hand te bewegen. De verandering in hersensignalen die daarbij ontstaat, wordt door de computer herkend en omgezet in een muisklik. Dit noemen we een brain-click. Door op het juiste moment te denken aan die specifieke beweging van de hand of het uitspreken van een bepaald woord, kan een gebruiker bijvoorbeeld de gewenste letters selecteren in een spellingsprogramma. Op die manier kunnen mensen die ernstig verlamd zijn toch (weer) communiceren of een digitaal apparaat bedienen, zonder dat er spierbewegingen nodig zijn.
Onze onderzoeksgroep ontwikkelt momenteel brain-computer interfaces (BCI’s) voor twee verschillende doelgroepen.
Ten eerste richten we ons op mensen met ernstige verlamming die moeite hebben met communiceren, of die een grote kans hebben om deze problemen binnen twee jaar te ontwikkelen, bijvoorbeeld mensen in een gevorderd stadium van ALS.
Daarnaast doen we onderzoek naar toepassingen van BCI’s voor mensen met een dwarslaesie, die hun handen en armen niet goed kunnen bewegen maar nog wel kunnen praten.
Tot slot onderzoeken we ook of en hoe andere patiëntengroepen mogelijk baat kunnen hebben bij het gebruik van een BCI.
Ernstig verlamde mensen met communicatieproblemen kunnen een BCI gebruiken om te communiceren met een computer. Met een BCI kunnen zij zelf letters of zinnen typen, of door een website scrollen. In het UMC Utrecht doen wij onderzoek naar hoe we deze communicatie het beste mogelijk kunnen maken.
In het buitenland wordt onder andere onderzoek gedaan naar het besturen van een robotarm met behulp van een BCI. Er wordt ook onderzoek gedaan naar manieren waarop een BCI gebruikt kan worden, bijvoorbeeld om revalidatie na een beroerte te bevorderen. Een BCI kan ook gebruikt worden door gezonde mensen: zo is er een aantal bedrijven dat werkt aan gamen met een BCI.
Om BCI’s verder te verbeteren moet er nog meer onderzoek gedaan worden naar de hersenen en de techniek achter BCI’s. Zo probeert onze onderzoeksgroep beter te begrijpen hoe hersensignalen eruit zien wanneer iemand probeert te bewegen en wanneer iemand iets probeert te zeggen. Ook zijn er veel technologische ontwikkelingen die we moeten onderzoeken.
Omdat BCI’s nog nieuw zijn willen wij ook graag van (potentiële) BCI gebruikers horen hoe we BCI’s kunnen verbeteren. Daarnaast willen we ook graag onderzoeken hoe we ervoor kunnen zorgen dat een BCI niet alleen in het lab, maar ook thuis goed werkt.
De ontwikkeling van brain-computer interfaces (BCI’s) gaat momenteel razendsnel. Wereldwijd werken universiteiten, ziekenhuizen en bedrijven aan nieuwe technologieën om hersensignalen te meten en te vertalen naar communicatie of besturing.
Er bestaan verschillende manieren om hersensignalen te meten. Wij maken gebruik van systemen waarbij elektroden op het hersenoppervlak (ECoG) gelegd worden. Andere systemen maken gebruik van elektroden die in het hersenweefsel worden geplaatst, dit kan je zien als zeer kleine spijkerbedjes (bekende voorbeeld hiervan is de Utah array). Beide systemen hebben voor- en nadelen.
Elektroden die in de hersenen worden geplaatst kunnen zeer gedetailleerde signalen meten. Tegelijkertijd is bekend dat deze signalen vaak minder stabiel zijn over langere tijd. Hierdoor moeten systemen regelmatig opnieuw worden ingesteld en is het nog niet altijd duidelijk hoe goed zij maandenlang blijven functioneren.
Elektroden op het hersenoppervlak leveren soms minder gedetailleerde informatie, maar meten de hersenactiviteit over een groter deel van de hersenen. Ze hebben een belangrijk voordeel: ze staan bekend om hun stabiele en betrouwbare signalen over langere tijd. Voor mensen die dagelijks afhankelijk zijn van een BCI is die betrouwbaarheid essentieel.
Onze aanpak is daarom gericht op het ontwikkelen van systemen die niet alleen goed presteren, maar ook langdurig bruikbaar zijn in het dagelijks leven. Juist die combinatie van gebruiksgemak, betrouwbaarheid en langdurige stabiliteit maakt onze technologie onderscheidend binnen het snel groeiende BCI-veld.