Niet meer kunnen praten, zien of bewegen? Een chip in het brein kan uitkomst bieden. Ondertussen dromen techbedrijven als Elon Musks Neuralink al veel verder. Maar wat gebeurt er als de apparatuur ineens niet meer werkt?
Als een sterrenbeeld in een nachtelijke hemel verschijnt een stoel voor onze neus. Een pointillistisch silhouet van een onderzoeker van het Herseninstituut steekt haar hand uit. Het is slechts een kluwen pixels, maar toch: de hand is te onderscheiden in de brij van honderden puntjes waaruit ons blikveld bestaat. We schudden de hand.
Met een VR-bril demonstreert het Herseninstituut aan de Volkskrant hoe de wereld eruitziet in duizend pixels. Het instituut werkt aan breinchips die deze rudimentaire visie, zo’n 2 procent van normaal zicht, proberen terug te geven aan blinden. Kleur ontbreekt en duizend pixels voldoen niet om gezichtsuitdrukkingen te herkennen, maar het is voldoende om objecten te kunnen waarnemen.
‘Om ook maar een fractie van mijn zicht terug te krijgen, is een droom. Ik zou dan weer enigszins zelfstandig kunnen functioneren’, zegt Hein Noortman, ambassadeur van het Herseninstituut. In november 2016 viel hij van vijftien meter hoogte van een klimmuur. Toen hij vier weken later wakker werd, was hij volledig blind.
Over de auteur
Laurens Verhagen en Frank Rensen zijn wetenschapsredacteuren van de Volkskrant. Ze schrijven over technologie en de impact van kunstmatige intelligentie op de maatschappij.
Hersenchips voor blinden spreken natuurlijk tot de verbeelding, maar er zijn meer van dit soort brein-computer-verbindingen. Een ander mooi voorbeeld komt van Ann, een Amerikaanse vrouw die op 30-jarige leeftijd na een beroerte bijna geheel verlamd raakte.
Achttien jaar later kan ze weer spreken dankzij een breinimplantaat. Onderzoekers plaatsten de chip in het gedeelte van haar brein dat verantwoordelijk is voor het aansturen van de spraak. De kabels uit haar hoofd zijn verbonden met een computer die met dank aan AI de signalen omzet in uitgesproken woorden. Uiteindelijk spreekt een avatar op een scherm de door Ann gewenste zinnen uit, inclusief de bijbehorende gezichtsuitdrukkingen.
Neuroprothesen worden steeds vaker gebruikt om medische afwijkingen te lijf te gaan. Zo kunnen epileptische patiënten een ‘pacemaker voor het brein’ geïmplanteerd krijgen, die bepaalde hersenregio’s met onvoelbare elektrische impulsen stimuleert om opkomende epileptische aanvallen af te wenden. Ook dwangneurosen en de trillingen van parkinsonpatiënten zijn te bestrijden met technologie in het zenuwstelsel.
Er gebeurt veel, maar geen bedrijf of onderzoeksinstituut staat meer in de belangstelling dan Neuralink. Onlangs haalde Elon Musks neurobedrijf het wereldnieuws met beelden van een patiënt die na een duikongeval van voeten tot schouders verlamd raakte, maar dankzij een breinchip een cursor kon bedienen om een potje schaak te spelen.
Strikt genomen heeft dit proefkonijn natuurlijk helemaal geen chip nodig om te kunnen schaken; hij zou immers ook de zetten kunnen doen via stemcommando’s. Het bewegen van de cursor is op zichzelf niet per se interessant, zegt Pieter Roelfsema, directeur van het Herseninstituut. De vorderingen van Musks bedrijf, die Roelfsema ‘voorbij state of the art’ noemt, zitten meer in de achterliggende technieken.
Eén innovatie zit in het materiaal dat Neuralink gebruikte voor het implantaat. Bij hersenimplantaten kan het brein de chip afstoten of bindweefsel vormen dat het signaal verstoort. Als alternatief voor silicium broeden wetenschappers daarom op materialen zoals polymeren.
Neuralink gebruikt deze nu al, weet Roelfsema. Ook Nick Ramsey, hoogleraar cognitieve neurowetenschappen aan het UMC in Utrecht, is onder de indruk van het materiaalgebruik. Maar net als Roelfsema vindt hij het spannend hoelang alles zich houdt en of de hersenen niet alsnog een afweerreactie geven: ‘De theorie is natuurlijk dat alles goed blijft, maar we weten dat nog niet.’
Ook nieuw: de communicatie tussen de Neuralink-chip en het externe computerkastje is draadloos. Zo behoeft de schakende patiënt geen poort in zijn schedel voor een snoer, wat allerlei infectiegevaren oplost.
Hoe indrukwekkend de stappen nu al zijn, voor Musk is het pas het begin. Het gaat hem niet per se om patiënten die door een vorm van hersenschade niet meer goed kunnen bewegen, praten of zien. Uiteindelijk hoopt de miljardair ook de vermogens van gezonde mensen te kunnen opvoeren. Een van zijn dromen is om gedachten razendsnel te kunnen uploaden naar een computer.
Niet iedereen ziet zulke futuristische toepassingen als het einddoel van de neurotechnologie: ‘Het belangrijkste werk gaat over het verbeteren van levens van patiënten’, vindt bijvoorbeeld Iris Groen, onderzoeker computationele neurowetenschappen aan de Universiteit van Amsterdam. Volgens haar ontwikkelt de neurotechnologie zich het snelst in de medische sector. Dat komt doordat patiënten eerder openstaan voor ‘invasieve’ neurotechnologie – chips in het brein – dan gezonde mensen.
Het herstellen van zicht met hersenimplantaten werkt via het stimuleren van individuele neuronen in het brein met kleine stroomschokjes. Zo werkt visie in een gezond brein ook: het netvlies vangt licht op, dat door het brein wordt geïnterpreteerd via elektrische impulsen in neuronen. Het door de blinde Hein Noortman gedroomde implantaat van het Herseninstituut doet dit na. In dit artificiële zicht representeren pixels de buitenwereld, waargenomen door een camera.
Deze pixels kunnen ‘aan’ of ‘uit’ staan, een binair signaal dat het implantaat via elektroden – minuscule draadjes – doorgeeft aan de neuronen. Een neuron dat een ‘aan’-signaal krijgt, laat het brein weten: hier, in het gezichtsveld, moet een witte pixel verschijnen. Hoe meer elektroden op het implantaat passen, hoe meer pixels de patiënt weer kan gaan zien.
Het aanbrengen van tientallen elektroden op een plaatje van pakweg 4 bij 4 millimeter in de visuele hersenschors is, in de woorden van Roelfsema, ‘enorm gepriegel’. De huidige patiënten moeten het doen met enkele tientallen pixels, waarmee ze als het ware door een smalle buis naar de wereld kijken.
‘De resolutie van het menselijke oog zul je nooit halen, maar je kunt wel proberen de essentie te vatten’, zegt Roelfsema. Duizend pixels is hoe dan ook haalbaar voor het bionische oog. Het Herseninstituut sloot in 2020 twee apen aan op die duizend pixels. Roelfsema hoopt over een jaar of twee dit soort implantaten te kunnen testen bij een kleine groep patiënten, waarna pas op zijn vroegst in 2030 een dergelijk product echt op de markt kan komen.
Pure toekomstmuziek is deze technologie niet: in 2020 brachten Spaanse onderzoekers een implantaat met 96 elektroden aan in het brein van de blind geworden Bernadette Gomez. Het beperkte zicht dat zij terugkreeg, was genoeg om de contouren van mensen te kunnen zien. Maar om te voorkomen dat haar lichaam het implantaat na enkele maanden zou afstoten, moesten de onderzoekers het weer verwijderen.
Voor blinden is er een andere oplossing die zich al heeft bewezen: geen implantaat dat diep in de hersenen wordt geplaatst, maar op het netvlies. De Volkskrant sprak in 2018 met Jeroen Perk, die dankzij zo’n netvlieschip weer kon zien. Niet in duizend pixels, maar slechts zestig.
Maar ook deze technologie brengt risico’s met zich mee. Niet alleen in de vorm van ontstoken kabelingangen of afstotingsreacties, maar vanwege de pijnlijke afhankelijkheid van de commerciële bedrijven die dit soort chips plaatsen. Bij Perk was dat Second Sight.
Dit bedrijf staakte in 2019 zijn activiteiten. Perk besefte direct dat dit een probleem is, want hardware kan kapotgaan. En dat gebeurt ook ergens in 2020, als zijn computerkastje op de vloer valt. Stuk. Bij Perk gaat het beeld op zwart.
Het is een moment van reflectie: ‘Wíl ik nog wel verder met een chip? Wat heeft het me eigenlijk gebracht?’ Perk probeert het een paar weken zonder zijn hightechbril, maar dat is een ramp: ‘De wereld was leeg, zonder betekenis. Het voelde alsof ik terugkwam op een geliefde plek, zonder deze te herkennen.’
De afhankelijkheid van bedrijven is moeilijk te voorkomen, vreest Roelfsema. Voor de ontwikkeling van de nieuwe generatie hersenchips zijn tientallen, zo niet honderden miljoenen euro’s nodig. ‘Als wetenschapper ben je afhankelijk van subsidies. Het is mooi om twee miljoen te krijgen, maar daar begin je weinig mee.’
Roelfsema begon daarom ook een bedrijf. ‘Ik hoef echt niet de Elon Musk van Nederland te worden. Maar je moet wel commercieel gaan omdat je investeerders nodig hebt.’ Anders dan de grote voorbeelden uit de VS, Neuralink voorop, richt zijn start-up Phosphoenix zich specifiek op visuele prothesen. Maar wat gebeurt er als Phosphoenix er straks in slaagt om patiënten van een chip te voorzien, maar daarna in de problemen komt?
‘Je kunt niet alle problemen voorkomen, maar wel proberen ze zo klein mogelijk te maken. Het minimale is de verplichting aan bedrijven om alle relevante informatie te publiceren op het moment dat ze failliet zouden gaan, zoals het ontwerp van het kastje. Op die manier kunnen technici de apparatuur namaken of repareren’, aldus Roelfsema.
Ook zonder dit soort vangrails dendert de neurotechindustrie toch wel door, denken zowel Roelfsema als Ramsey. Neuralink staat in de schijnwerpers, maar er zijn meer techbedrijven die op dit moment over veel geld beschikken om een symbiotische dans tussen mens en machine te creëren, zoals Precision Neuro, Kernel of Blackrock Neurotech, dat medegefinancierd wordt door de invloedrijke Silicon Valley-miljardair Peter Thiel.
De droom van dit soort bedrijven is ongeveer dezelfde. Zo luidt de missie van Precision Neuro: ‘het verbinden van menselijke en kunstmatige intelligentie’. De grote vraag is vooral hóé precies en met wat voor soort toepassingen. Het lastige van een bedrijf als Neuralink is dat het weinig scheutig is met details en zijn vorderingen niet via wetenschappelijke studies met de buitenwereld deelt, zegt Ramsey.
Toch durft hij wel een voorzichtige blik in de glazen bol te werpen: ‘Wat ze allemaal willen, is een chip die geprogrammeerd kan worden voor verschillende doeleinden. Dat is de heilige graal.’ Musks chip leest nu nog alleen informatie van het brein af, maar zal later ook de andere kant op werken door juist signalen te sturen.
Hoe breder het arsenaal aan toepassingen, hoe aantrekkelijker. Neurostimulatie kan gebruikt worden voor bijvoorbeeld epilepsiepatiënten, maar ook voor recreatieve toepassingen: geen pilletje maar een speciaal appje voor wat breinprikkeling. En daarnaast natuurlijk voor Musks ambitie om de bandbreedte van onze hersenen te vergroten.
Voor degenen die dit allemaal dystopisch vinden klinken, heeft Ramsey slecht nieuws: ‘De details weten we niet, maar dit komt er echt wel aan. Het is een illusie te denken dat er een limiet is aan het menselijk streven onszelf te upgraden.’ En zo raar is het ook weer niet: ‘Pillen, drugs; we slikken al van alles om onze vaardigheden te verbeteren. Een hersenoperatie hoeft tegenwoordig ook geen groot risico meer te zijn, dus die stap is best logisch.’
Ramsey schetst het beeld van een Neuralink-kliniek waar mensen zich poliklinisch een chip laten aanmeten. Een chirurg opent nog wel de schedel, maar de rest van het werk (zoals het aanbrengen van de minuscule draadjes die vanuit de chip naar andere gebieden van het brein lopen) zal het werk van een geavanceerde robot zijn. Dichtnaaien, klaar. Volgende patiënt.
Dit soort ingrepen zullen erg prijzig zijn, dus alleen geschikt voor de rijke elite. Dat is, naast het gebrek aan transparantie van Neuralink en consorten, niet het enige bezwaar. Zo waarschuwde AI-hoogleraar Pim Haselager eerder in de Volkskrant voor commercieel misbruik en het verdwijnen van het laatste restje privacy dat we nog dachten te hebben: de gedachten binnen onze schedel. Nieuwe neurorechten zouden moeten verhinderen dat de vrijheid van denken op het spel komt te staan.
Hoe ging het ondertussen verder met Jeroen Perk? Dankzij zijn grote netwerk lukte het hem de hand te leggen op apparatuur van andere Second Sight-patiënten die om uiteenlopende redenen niet meer gebruikmaken van de technologie. Hij kan weer zien. ‘Ik ben een lucky bastard’, blikt hij terug.
Het wiebelige avontuur weerhoudt hem er niet van verder te dromen, integendeel. Zodra er een hersenimplantaat is met de mogelijkheid om veel meer pixels te ervaren, staat hij vooraan. ‘Ik heb eraan gesnuffeld, nu smaakt het naar meer.’
Beluister hieronder ook naar de aflevering over de opmars van chips in het hoofd in onze wekelijkse wetenschapspodcast Ondertussen in de kosmos.
Video wordt geladen...
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant