Bezielde machines

Machines besturen met onze gedachten. Het is niet alleen technisch mogelijk, zegt neurowetenschapper Miguel Nicolelis - het is een techniek die de mensheid een nieuw tijdperk zal binnenleiden. 'Ik zie ons meer mens worden dan ooit, als we onze menselijkheid tot uitdrukking brengen buiten ons lichaam.'

'Ik was destijds medisch onderzoeker in Sao Paolo, toen ik gaandeweg begon te beseffen dat we nooit goed zullen begrijpen hoe het brein werkt als we er niet in slagen om de activiteit van afzonderlijke neuronen te meten', vertelt de Braziliaanse hersenwetenschapper Miguel Nicolelis vanuit de Amerikaanse Duke University, waar hij werkt. 'We zijn toen op zoek gegaan naar een techniek om de activiteit van bundeltjes van honderden neuronen vast te leggen. Het was die techniek die ten grondslag lag aan onze brein-machine-interface. Pas toen we ermee aan het werk gingen, beseften we dat dit veel verstrekkender implicaties had dan we dachten.'


Inderdaad. In 2003 verbaasde Nicolelis de wereld met een aap die met zijn gedachten een robotarm kon bedienen. Vijf jaar later kwam hij met een nog verbluffender experiment: een aap die een robot liet lopen, wederom alleen door eraan te denken. Ziedaar de wonderlijke wereld van Nicolelis: een wereld, waarin onze gedachten apparaten tot leven wekken.


Alsof u levenloze dingen leven inblaast. Wat is eigenlijk het doel?

'Het doel voor de komende drie tot zes jaar is om mobiliteit te herstellen bij een patiënt die volledig is verlamd. We willen de patiënt een vest aanmeten dat in essentie een draagbare robot is, een robotvest. De hersenactiviteit controleert het vest, zodat de patiënt het gevoel heeft dat hij volledige controle heeft over wat hij doet. Het is een lastige mijlpaal. Maar we hebben bewijs uit dierstudies dat het kan.'


Zoals uit het experiment waarbij een resusaapje genaamd Idoya een robot kon laten lopen door eraan te denken.

'We wisten al dat je de bewegingen van een robotarm en -hand kunt controleren met signalen vanuit de motorische cortex in het brein. Maar we hadden nog nooit geprobeerd om voortbeweging te reproduceren met signalen uit de hersenen. Dat hebben we gedaan.'


Het bijzondere was dat uw aapje in Amerika zat, terwijl de robot in Japan stond. U zette Idoya op een loopband en tapte haar hersensignalen af terwijl u haar liet kijken naar de lopende robot. En toen zette u de loopband uit. En bleef de robot lopen.

'Het was in feite dezelfde ervaring die we ook hadden met Belle, het uilaapje dat haar voorging. Toen Belle ophield haar eigen arm te bewegen, ging de robotarm die we haar hadden gegeven ook door met bewegen. Met Idoya gebeurde hetzelfde: toen we de loopband stilzetten, kreeg ze een beloning voor iedere stap die de robot zette. Daardoor waren we in staat om haar een voorstelling te laten maken van het soort hersenactiviteit dat nodig is om de benen van de robot te laten bewegen, zonder dat ze haar eigen lichaam bewoog.'


Een nadeel is wel dat u het brein in moet. U moet een bundel van enkele honderden zeer dunne elektroden in de hersenen aanbrengen, om de motorische signalen af te kunnen luisteren.

'Ja, je moet een paar millimeter het brein in bij onze versie van het experiment. Dat is vanuit neurochirurgisch perspectief geen groot probleem, maar het is wel belangrijk om te benadrukken dat je voor de resolutie die je nodig hebt om ledematen te bewegen of een lichaam te besturen, je het brein in moet.'


Kan het niet anders? Je hebt toch ook van die computerspelletjes die je aanstuurt door een soort band om je hoofd te doen?

'Je kunt wel signalen krijgen vanaf de schedel, via een EEG die de elektrische activiteit van de hersenen opvangt, maar de resolutie van de signalen is matig. Je luistert dan naar honderdduizenden cellen tegelijk, en zo'n signaal kun je alleen gebruiken voor eenvoudige controle, aan-uit. Vooral in Duitsland wordt de techniek bij verlamde patiënten gebruikt, om rolstoelen te besturen, of een spellingsprogramma op de computer. Maar als je het hebt over fijnmotorische controle, het soort signalen dat je nodig hebt om een patiënt weer mobiel te maken, dan zijn preciezere signalen nodig.'


Dat lijkt me nogal een hindernis.

'Ja, ja, ja. Het blijft een feit dat je dit alleen doet als het te behalen voordeel enorm groot is. Bij gewone, gezonde mensen is zo'n chirurgische interventie niet te rechtvaardigen.'


Er zijn wel meer robotprotheses die je kunt aansturen. Waarom denkt u dat uw techniek beter werkt?

'Omdat we de andere technieken hebben bestudeerd. Helaas hebben ze ernstige tekortkomingen en problemen.'


Zoals?

'Het grootste probleem is dat andere kunstledematen geen beweging geven die heel precies is. Ze reageren bijvoorbeeld op kleine spiersamentrekkingen in het gedeelte van het lichaam dat nog intact is. Dat maakt het erg vermoeiend om zo'n ledemaat te besturen. De patiënt moet een bepaald niveau van spierspanning aanhouden en zich voortdurend concentreren. Daardoor gebruiken de meeste patiënten ze maar een paar uur per dag en doen hem daarna af.'


En bij uw techniek is dat anders?

'Wij halen het signaal op bij de bron: in de hersenen, waar beweging wordt gecodeerd. Dat maakt veel preciezere controle mogelijk. Maar er is nog iets. We werken vanuit de theorie dat een werktuig - wat voor werktuig ook - op den duur in feite een extensie wordt van het model dat je brein van je lichaam creëert. Daarvoor is al veel experimenteel bewijs. Hetzelfde verwachten we van onze protheses. De enige manier waarop patiënten hun prothese vol vertrouwen gaan gebruiken, is als de patiënt het gevoel heeft dat een apparaat deel van hen uitmaakt.'


Wacht even. Hoor ik u nu zeggen dat zo'n prothese mentaal met de patiënt versmelt?

'Precies. Op den duur laat het brein zo'n prothese onderdeel worden van het lichaam. Maar het duurt een tijdje voor het zo ver is. Maanden oefening.'


Geldt dat ook als ik met mijn brein een ander apparaat zou aansturen?

'Ja, daarvoor is inmiddels veel bewijs. Als je bijvoorbeeld tennis gaat spelen, gaat je brein het racket na een tijd beschouwen als verlengstuk van je arm.'


Wat voor toekomst voorziet u?

'Ik denk dat je de komende tien, twintig jaar veel nieuwe medische toepassingen en revalidatietherapieën zult zien. Daarna denk ik dat de computerindustrie geïnteresseerd zal raken in brein-machine-interfaces als nieuw paradigma voor de bediening van laptops, computers en andere techniek in de omgeving. Ze kijken er nu al serieus naar. Het idee is dat je op den duur geen keyboard of monitor meer nodig hebt om een computer te bedienen. Je zou je hersenactiviteit gebruiken om te versmelten met zo'n besturingssysteem.'


De apparatuur wordt dan letterlijk onderdeel van onze geest.

'Inderdaad. We zouden op een veel gestroomlijndere manier met apparaten omgaan.'


Ik moet denken aan science fictionfilms als The Matrix en Existenz. Mensen met een soort stopcontact in hun hoofd, waar je apparatuur op hun hersenen aansluit...

'Het is moeilijk voor te stellen wat voor techniek we zullen gebruiken, maar het zal neem ik aan een soort helm zijn, om het beste te halen uit bijvoorbeeld de EEG. Er zijn veel onderzoekers bezig met andere technieken die ons misschien in staat zullen stellen om dezelfde soort signalen die wij nu gebruiken op een niet-invasieve manier op te halen.'


Maar u zei al: eigenlijk werkt het toch het beste als je de elektroden direct in iemands brein prikt.

'Absoluut. Kijk, ik verdedig het niet, ik raad het niet aan en ik zou het zelf niet doen, maar de geschiedenis leert dat de stemming van de mensheid heftig kan omslaan. Toen ik 30 jaar terug geneeskunde studeerde, was het nog compleet onacceptabel om iemand chirurgie aan te raden voor een esthetisch doel. Nu zijn er duizenden plastisch chirurgische operaties per jaar. Dus je weet nooit wat er nog gaat gebeuren.'


En als het gaat om modieuze gadgets, willen mensen behoorlijk ver gaan.

'Ik geef nogal eens lezingen voor scholieren en dan leg ik ze wel eens voor: stel, je hebt een implantaat waardoor je beter dan wie ook ter wereld games kunt spelen. Dan zeg ik: dat kun je dus niet rechtvaardigen. Waarop die tieners roepen: jawel, dat kan best! Kinderen zijn er echt helemaal voor. Ze begrijpen natuurlijk de risico's niet goed, maar toch. In twee, drie generaties... Hoe kunnen we nu al zeggen wat er dan allemaal wordt geaccepteerd?'


De onderzoekstak van het Amerikaanse leger, DARPA, doet al onderzoek naar een brein-machine-interface waardoor soldaten telepathisch met elkaar kunnen communiceren.

'In de verre toekomst zul je misschien iets krijgen wat ik het 'breinnet' noem. Een internet dat ons in staat stelt om met elkaar te communiceren via onze hersenactiviteit. Als ik me de vrijheid mag permitteren om de technische beperkingen even te negeren, dan zou het idee zijn dat je niet alleen in staat bent om je gedachten te verzenden maar ook de hersenactiviteit van anderen te vangen. Je zou in staat zijn om de sensaties van anderen te ervaren, te voelen wat andere mensen voelen. Ik denk dat dat heel weldadig zou zijn. Het zou ons doen beseffen dat we allemaal behoorlijk hetzelfde zijn, ons meer invoelend zou maken voor onze medemens.'


Toch, als ik het eens optel... Worden we niet een soort cyborgs, als we met de techniek versmelten?

'Ik verdedig liever een humanistische visie. Ik denk dat onze menselijkheid volledig beschermd is. Je kunt schoonheid, poëzie, altruïsme, solidariteit of sympathie niet nabootsen in een machine. Dus zie ik ons juist meer mens worden dan ooit, als we de kans krijgen om onze menselijkheid tot uitdrukking te brengen ver weg van onze lichamen. De machines zullen onderdeel van ons worden, niet omgekeerd.'


En uiteindelijk worden we breinen die rondrijden op een machine?

'Ja, maar denk er eens over na, wat is het verschil met nu? Al sinds we in grotten woonden, zijn we bezig onze aanwezigheid via technologie te vergroten. De eerste mens die een speer wierp om een dier te doden, strekte in feite zijn hand uit naar dat dier. Omdat hij voedsel nodig had, maar het was meer dan dat. Het was deel van een culturele, sociale activiteit die hem het gevoel gaf dat hij zijn aanwezigheid had opgerekt. Wij volgen gewoon dat spoor.'


En onze lichamen staan dat proces van zelfontplooiing in de weg.

'We zijn deze weg al miljoenen jaren geleden ingeslagen. Het brein heeft zeer veel capaciteiten die buiten de fysieke beperkingen kunnen reiken die ons lichaam ons oplegt. Dus in mijn ogen is dit een normale voortgang van de ontwikkeling. Niets anders dan een voortzetting van wat we altijd al hebben gedaan. Ik hoop dat we ons brein gaan gebruiken om onze menselijkheid groter te maken. Maar dat is aan ons als soort.'


CV Miguel Nicolelis

1961


geboren in Brazilië


1984


Afgestuurd als arts, universiteit van Sao Paolo


1989


Promotie als fysioloog, Sao Paolo


1988-1992


Onderzoeker pathologie, Sao Paolo


1994-2001


Onderzoeker neurobiologie, Duke University, VS


2001


Hoogleraar hersenwetenschap, Duke University


2009


Adviesraad Scientific American


2011


'Beyond Boundaries', populair-wetenschappelijk boek over brein-machine-interfacing


Nicolelis heeft tientallen academische onderscheidingen ontvangen en heeft ruim vierhonderd wetenschappelijke publicaties op zijn naam staan


Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden