ALS-patiënten kunnen soms alleen hun ogen nog bewegen. Dankzij MindAffect, een spin-off van de onderzoeksgroep Kunstmatige intelligentie, kunnen ze straks beter met de buitenwereld communiceren. Maar hoe werkt het eigenlijk?

Woorden typen door alleen maar te kijken naar de letters op je tablet-toetsenbord, doordat elektrodes je gedachten uitlezen – het zou een uitkomst zijn voor verlamde patiënten. Toekomstmuziek? Integendeel. Onderzoekers van de afdeling Kunstmatige intelligentie gaan er de komende jaren een apparaat voor ontwikkelen, via een spin-off-bedrijf: MindAffect. Investeerders steken er een miljoen in, werd vorige week bekend.

Jason Farquhar legt op zijn werkkamer aan de Montessorilaan uit wat hun product zo bijzonder maakt. De geboren Brit is Universitair Docent bij Kunstmatige intelligentie en werkt parttime als Chief Algorithm Architect bij MindAffect. ‘Voor patiënten met ALS (zie kader, red.) is het heel frustrerend dat hun hersenen het nog helemaal doen, maar hun spieren niet meer. Met onze uitvinding bypassen we hun beperkingen.’

Problematisch

Het basisidee is vergelijkbaar met bestaande methodes, legt hij uit. Die maken gebruik van het feit dat mensen met ALS vaak nog tot het laatst hun ogen kunnen bewegen. Op een speciaal scherm of tablet krijgen de patiënten letters te zien: ‘een visueel keyboard, net als bij je iPhone’. De letters op zo’n ALS-tablet flikkeren allemaal op verschillende frequenties – net zoals zenders op je autoradio allemaal op verschillende frequenties zitten. Als de patiënt kijkt naar de letter die hij of zij wil ‘schrijven’, is de bijbehorende flikkerfrequentie terug te zien in de hersenenactiviteit, via elektrodes achter op het hoofd. Computersoftware berekent vervolgens welke frequentie het sterkste is en dus welke ‘radiozender’ – oftewel: welke letter – geselecteerd is.

‘Patiënten willen niets liever dan met anderen praten en emoties delen’

‘Fundamentally werkt deze manier van typen,’ zegt Farquhar, ‘maar practically is het problematisch.’ Het selectieproces duurt lang, soms wel tien seconden, en dan nog selecteert de software regelmatig verkeerde letters. Dat komt omdat de elektrodes nog allerlei andere, verstorende signalen opvangen, bijvoorbeeld van hersengebieden die niks met waarneming te maken hebben.

Frustrerend voor patiënten. ‘Zij willen juist niets liever dan makkelijk met anderen communiceren: praten, emoties delen.’ De Nijmeegse aanpak is robuuster en veel sneller, aldus Farquhar. Enthousiast: ‘Je kunt er zestig tekens per minuut mee schrijven. Precies wat patiënten willen.’ Bovendien hoeven ze niet te oefenen. ‘Het is plug-and-play. Binnen een minuut kunnen patiënten het gebruiken.’

Jam-proof radio

De achterliggende techniek? Die hebben ze afgekeken van het leger. ‘Militairen in oorlogsgebied hebben regelmatig last van vijandelijke stoorzenders die de radio-communicatie proberen te jammen.’ Om zich daartegen te kunnen wapenen, is jam-proof radio ontwikkeld. Dit zijn speciale signalen die bijna niet te verstoren zijn, omdat ze niet op één golflengte uitgezonden worden, zoals bij radiozenders, maar over meerdere frequenties verdeeld zijn: een spread spectrum code. Als jammers één bepaalde frequentie blokkeren, wordt maar een heel klein deel van het signaal verstoord, en komt de boodschap gewoon door.

Precies dit soort jam-proof-signalen worden door MindAffect ook gebruikt, legt de onderzoeker uit. ‘Maar nu vormt het brein zelf juist de stoorzender.’ De letters op het ALS-tablet flikkeren allemaal volgens een eigen spread spectrum code. Deze signalen worden bijna niet verstoord door irrelevante signalen uit andere hersengebieden wanneer de EEG-elektrodes ze oppikken. Het enige wat de software nog hoeft te doen, is herkennen welke spread spectrum code – en dus welke letter – het sterkst is.

Er zijn nog wel voldoende problemen te overwinnen voordat het product op de markt is, waarschuwt Farquhar. Zo bestaat de opstelling nu nog uit een EEG-set die net als de tablet met kabels aan een PC is verbonden. ‘Uiteindelijk willen we alles in één tablet samenbrengen, die draadloos communiceert met maximaal acht elektrodes.’ De kosten beheersbaar houden is een tweede uitdaging. ‘We hopen dat ons product straks eerder honderden dan duizenden euro’s kost – in ieder geval goedkoper dan bestaande systemen.’

Stephen Hawking

Dit jaar hopen de onderzoekers het systeem bij een tiental patiënten te kunnen testen, het jaar erop bij honderd. Daarvoor werken de onderzoekers samen met Stichting ALS Nederland. ‘Maar in principe kunnen alle patiënten met een verlamming, denk aan dwarslaesies, hier straks gebruik van maken.’ De ziekte genezen ze er niet mee, benadrukt Farquhar, maar de kwaliteit van leven gaat wel omhoog.

Voor ’s werelds beroemdste ALS-patiënt, Stephen Hawking, komt de techniek te laat, hij overleed twee maanden geleden op 76-jarige leeftijd. ‘Helaas. Hij was echt iconisch. We hadden hem graag onze software laten uitproberen – ik denk dat die uiteindelijk beter zou werken dan die van hem.’

Afgelopen vrijdag was de officiële start van MindAffect, op hun nieuwe kantoor op de NovioTech-campus.