Brain Chips hielpen een verlamde man opnieuw te raken

Tijdens een regenachtige nacht in 2004 verkeerde Nathan Copeland in een vreselijk auto-ongeluk. Het ongeluk snauwde in zijn nek en verwondde zijn ruggenmerg. Artsen zeiden dat hij zijn onderarmen en benen nooit meer zou kunnen voelen of bewegen.

Maar nu, 12 jaar later, heeft Copeland zijn gevoel van contact herwonnen met behulp van een robotarm en een interface voor de hersenen en de computer (BCI).

De hersenchips - vier micro-elektrode-arrays, elk ter grootte van een t-shirtknop - werden in de hersenen van Copeland geplaatst in gebieden die overeenkwamen met het gevoel van aanraking in vingers en in de handpalm. In een krant die donderdag is gepubliceerd Wetenschap Translationele geneeskunde, onderzoekers van de Universiteit van Pittsburgh leggen uit dat wanneer lichte druk wordt uitgeoefend op de robotvingers, dat gevoel wordt omgezet in elektrische signalen die terugvloeien in de somatosensorische cortex van Copeland.

"Ik kan bijna elke vinger voelen - het is echt een rare gewaarwording," zegt Copeland in een verklaring. "Soms voelt het elektrisch aan en soms is het druk, maar meestal kan ik de meeste vingers met uiterste precisie vertellen. Het voelt alsof mijn vingers worden aangeraakt of gepusht."

Hoewel Copeland niet kan bepalen of een stof bij de BCI warm of koud is, kon hij 93 procent van de prikkels (zoals het gevoel van een wattenstaafje op de huid) beschrijven als 'mogelijk natuurlijk' aan het einde van de zes maanden studie. Hij kan ook correct identificeren welke prothetische vinger wordt aangeraakt terwijl hij 84 procent van de tijd geblinddoekt is.

De BCI is de nieuwste verbetering van mind-controlled prosthetics, die gestaag naar voren is gekomen als de meest veelbelovende manier om een ​​breder bewegingsbereik te bieden. Dit onderzoek, voor het eerst aangekondigd aan het publiek in september 2015 en nu peer reviewed, werd gefinancierd door het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

"DARPA heeft eerder aangetoond dat een herseninterface kan worden gebruikt om de bewegingen van een robotarm te sturen", legt Justin Sanchez, directeur van het Biological Technologies Office van DARPA, uit in een video die donderdag door DARPA is vrijgegeven. "Met deze nieuwe ontwikkeling hebben we de cirkel tussen mens en machine gesloten."

Dit is een enorme doorbraak in gezondheidsrobotica: om de volledige functionaliteit van een aangeboren ledemaat te ervaren, moet een persoon in staat zijn om somatosensorische feedback te ervaren. Niet kunnen voelen is problematisch voor meer dan het voor de hand liggende: het creëert ernstige tekortkomingen in de motorbesturing terwijl het ook de mogelijkheid om objecten te manipuleren beschadigt. Voor de meer dan 1,6 miljoen mensen in de Verenigde Staten die een soort ledemaatverlies hebben, is het vermogen om aanraking te ervaren revolutionair.

Hoewel onderzoekers erkennen dat meer onderzoek nodig is om de stimulatiepatronen van aanraking te begrijpen, geloven ze dat deze variant van de BCI een cruciale eerste stap is.

"Het uiteindelijke doel is om een ​​systeem te creëren dat beweegt en voelt zoals een natuurlijke arm zou doen," zei hoofdauteur Robert Gaunt in een verklaring. "We hebben nog een lange weg te gaan om daar te komen, maar dit is een goed begin."