Een 47-jarige man met ALS kan dankzij een hersenimplantaat weer zelfstandig communiceren. Het gaat om een Brain-Computer Interface (BCI), waarmee hij inmiddels al bijna 2 miljoen woorden heeft uitgesproken.
Dit blijkt uit een studie die is gepubliceerd in Nature Medicine. Casey Harrell, een 47-jarige man met ALS, is deelnemer aan de BrainGate2-klinische proef. Hij lijdt aan tetraparese (verzwakking van armen en benen) en dysartrie (moeilijk verstaanbare spraak). In 2023 implanteerde neurochirurg David Brandman van UC Davis een experimenteel BCI-apparaat in Harrells linker precentrale gyrus, een hersengebied dat betrokken is bij het coördineren van spraak. Het systeem bestaat uit vier micro-elektrodenarrays die de activiteit van 256 corticale elektroden registreren.
Bijna 2 miljoen woorden
Gedurende bijna twee jaar heeft Harrell het BCI-systeem bijna dagelijks thuis gebruikt. In die periode communiceerde hij meer dan 183.000 zinnen en bijna 2 miljoen woorden, en gebruikte hij het systeem meer dan 3.800 uur. Zijn gemiddelde communicatiesnelheid bedroeg 56 woorden per minuut.
Het BCI-systeem stelt Harrell in staat om e-mails en berichten te versturen, op internet te surfen en te communiceren met familie en vrienden. “Het is een leven dat meer gevuld is met dynamische actie, met vrienden en familie, met collega’s, en het is iets dat me in staat stelt om te communiceren op een manier die meer lijkt op mijn natuurlijke manier van communiceren dan enige andere technologie die ik ooit heb ervaren”, zegt Harrell.
Neurale signalen in tekst vertalen
De BCI-technologie is ontwikkeld door wetenschappers van de Universiteit van Californië – Davis (UC Davis), in samenwerking met collega’s van Brown University en het Mass General Brigham Neuroscience Institute. De technologie maakt gebruik van geavanceerde decoderingsalgoritmen. Deze vertalen neurale signalen in tekst (spraak-BCI) en maken cursorcontrole mogelijk (bewegings-BCI), waardoor gebruikers een computer zelfstandig kunnen bedienen. Dankzij deze combinatie kan Harrell blijven werken.
“Casey kan het systeem gebruiken om zijn eigen gedachten te communiceren, niet alleen als wij daar zijn in een gecontroleerde omgeving, maar wanneer hij dat zelf wil. Soms doet hij dat wel 12 uur achter elkaar”, legt Nicholas Card, postdoctoraal onderzoeker bij het UC Davis Neuroprosthetics Lab, uit.
Hoge nauwkeurigheid
Uit de studie blijkt dat Harrell 92% van de zinnen als nauwkeurig of grotendeels correct beoordeelde. In gecontroleerde tests behaalde het systeem een woordnauwkeurigheid van meer dan 99% bij een vocabulaire van 125.000 woorden.
“In onze vorige studie lieten we 97% nauwkeurige woorddecodering zien. Maar Harrell kon de neuroprothese alleen gebruiken als iemand van ons onderzoeksteam aanwezig was om het op te zetten. Nu hebben we verbeteringen doorgevoerd die deze medische technologie dichter bij klinisch gebruik brengen: hij kan het thuis gebruiken zonder onderzoekers. Het is zelfs nog nauwkeuriger (99%), houdt het tempo bij als hij probeert sneller te spreken en werkt al bijna twee jaar uitstekend”, aldus Sergey Stavisky, neurowetenschapper en mede-directeur van het UC Davis Neuroprosthetics Lab.
De onderzoekers zien de BCI-technologie als een belangrijke stap voorwaarts. Brandman: “Jarenlang waren BCI’s proof-of-concept-apparaten die alleen in sterk gecontroleerde onderzoeksomgevingen functioneerden. Dit werk toont aan dat we mogelijk een drempel hebben overschreden door iemand met een verlamming in staat te stellen om op zijn eigen voorwaarden te spreken.”
Beeld: Regents of the University of California, Davis
