Stel je voor dat je volledig immobiel bent, en alleen in staat om te communiceren met de buitenwereld via het knipperen van je ogen. Dit is de realiteit voor patiënten met locked-in-syndroom, een aandoening waarbij patiënten op hun ogen na volledig verlamd zijn, maar wel volledig bij bewustzijn. Mark Bruurmijn promoveert op 11 april op onderzoek aan de hersenen, met als doel het bouwen van een hersen-computerinterface om deze patiënten te helpen communiceren. 

Kunnen we een hersen-computerinterface bouwen? 

Het doel van het onderzoek van Bruurmijn was om de hersenactivatie tijdens meerdere handgebaren te onderscheiden met behulp van functionele MRI. Elk handgebaar, bijvoorbeeld een vuist of een vredesteken, toont een duidelijke activatie in de motorische gebieden van de hersenen. Dit stelt mensen met het locked-in-syndroom in staat om communicatiesoftware te bedienen door te proberen hun hand te bewegen. Bruurmijn legt uit: ‘Hoe meer gebaren we nauwkeurig kunnen ontcijferen, hoe gemakkelijker het wordt om geavanceerde communicatiesoftware te bouwen. Elke beweging zou kunnen dienen als een 'toetsenbord-toets' die de software bedient.’ 

Behouden de hersenen een beeld van het ontbrekende lichaamsdeel?  

Om de bedoelde handbeweging van verlamde patiënten te decoderen, bestudeerde Bruurmijn mensen die binnen de laatste 30 jaar een armamputatie hadden ondergaan. Bruurmijn: 'We waren vooral geïnteresseerd in of er nog steeds een representatie van de ontbrekende hand in de hersenen was, zelfs 30 jaar na amputatie. Lange tijd was het geloof dat een verlies van gebruik zou resulteren in een verlies van functie in de hersenen.' 

Deelnemers aan de studie werden in een fMRI scanner geplaatst en gevraagd om hun geamputeerde hand te "bewegen" in zes verschillende gebaren. Met behulp van een lerend algoritme probeerden Bruurmijn en zijn collega's vervolgens te bepalen welk gebaar de patiënt uitvoerde. De resultaten werden vervolgens vergeleken met de niet-geamputeerde hand en met een controlegroep van deelnemers zonder armamputatie. 

“Hoe meer gebaren we nauwkeurig kunnen ontcijferen, hoe gemakkelijker het wordt om geavanceerde communicatiesoftware te bouwen”

Mark Bruurmijn

Promovendus

30 jaar na amputatie nog aanwezig 

Bruurmijn en zijn collega's ontdekten dat de motorische en sensorische gebieden van de hersenen nog steeds nuttige informatie bevatten over gedetailleerde bewegingen van de hand, zelfs als de hand is geamputeerd. In het motorische gebied van de hersenen is de informatie over bewegingen van de ontbrekende hand net zo gedetailleerd als voor intacte handen. In het sensorische gebied veroorzaakt het gebrek aan zintuiglijke feedback dat de hersenactivatiepatronen voor de handgebaren minder herkenbaar zijn, hoewel de informatie over de ontbrekende hand er nog steeds is. Sommige bewegingen konden zelfs worden onderscheiden door te kijken naar de tegenovergestelde kant van de hersenen. 

Toekomstige patiënten helpen communiceren  

In de toekomst hoopt Bruurmijn dat deze technologie patiënten met het locked-in-syndroom zal helpen communiceren met de buitenwereld, aangezien communicatie een van de belangrijkste factoren is voor de kwaliteit van leven. Met verdere ontwikkeling zouden patiënten misschien maar één hersen-computerinterface nodig hebben om software te bedienen met "bewegingen" van beide handen, waardoor de mogelijkheden van hulpmiddelen aanzienlijk toenemen.