Verlamde man bestuurt beenprothesen met eigen brein

Amerikaanse wetenschappers slaagden erin om een verlamde man beperkt opnieuw te laten stappen met behulp van robotprothesen die bestuurd worden met behulp van een niet-invasieve brein-computer interface (BCI).

Amerikaanse wetenschappers slaagden erin om een verlamde man beperkt opnieuw te laten stappen met behulp van robotprothesen die bestuurd worden met behulp van een niet-invasieve brein-computer interface (BCI). Voor het eerst is het wetenschappers gedeeltelijk gelukt om een verlamde man opnieuw te laten wandelen met een zelfgestuurde robotbeenprotehese. Op termijn is het de bedoeling om mensen met ernstig ruggenmergletsel opnieuw mobiel te maken. Patiënten met verlamming ten gevolge van ruggenmergletsel zijn tot nu toe meestal gedoemd om hun dagen door te in een rolstoel te slijten. Door de verminderde fysieke inspanningen lijden ze vaak ook aan allerlei andere aandoeningen, zoals hartziekte, osteosporosis en doorligwonden. Er bestaat momenteel geen biomedische oplossing om het ruggenmerg te herstellen.

Een mogelijke oplossing wordt nu aangereikt door Amerikaanse wetenschappers die proberen een robotprothese te ontwikkelen die patiënten kunnen besturen met behulp van hun eigen electroencephalogram (EEG). Eenvoudig is dit niet, want naast een “robotbeen” of robotic gait orthosis (RoGO) moet er ook een niet-invasieve brein-computerinterface (BCI) en een softwarematig visualisatiemodel ontwikkeld worden. En die onderdelen moeten aan elkaar gekoppeld worden op zo een manier dat een patiënt ze zelfstandig en zonder ondersteuning kan gebruiken.

Het plaatje is nog lang niet compleet, maar een multidisplinair team van Californische wetenschappers van het Center for BioMedical Signal Processing and Computation van de Universiteit van Californië in Irvine slaagde er onlangs wel in om een volledig verlamde patiënt te laten stappen op een loopband met een commercieel RoGO-systeem dat gekoppeld was aan een BCI en met behulp van EEG-data van de patiënt zelf. Tijdens het experiment was de patiënt wel vastgemaakt in een veiligheidsharnas.

De patiënt moest bewegingen uitvoeren die op een monitor werden getoond. Hij moest deze bewegingen “denken” en die werden vervolgens door de RoGO uitgevoerd. Speciale elektroden controleerden dat de bewegingen niet veroorzaakt werden door ongewilde spasmen. Een gyroscoop die aan de RoGO was vastgemaakt zorgde voor het evenwicht van de patiënt.

Na analyse van alle cijfers concluderen de wetenschappers dat brein gecontroleerde bewegingen bij verlamde patiënten mogelijk zijn, maar dat er nog heel wat problemen moeten worden opgelost voor een verlamde patiënt zich echt vrij zal kunnen bewegen met behulp van brein-computergestuurde robotbenen.

Bij de foto: Op de foto bij dit artikel zie je het experiment in uitvoering met de anonieme patiënt, die een EEG-muts draagt, vastgemaakt in een RoGO, met allerlei electrodes en een gyroscoop aan zijn benen. Niet getoond is een monitor waarop de patiënt instructies te zien krijgt over de bewegingen die hij moet “denken” en die vervolgens door de RoGO worden uitgevoerd.

De elektrodes controleren dat de bewegingen niet veroorzaakt worden door toevallige bewegingen en spasmen, maar wel degelijk “gedacht” worden door de patiënt.