De duikerklok en de P300-speller

© PARIS, UGent

Even voorstellen: Jean-Dominique Bauby. Gelukkig gezinshoofd en succesvolle hoofdredacteur van het modeblad Elle. Op 8 december 1995 krijgt Bauby een zware beroerte. Twintig dagen later ontwaakt hij in een ziekenhuisbed. Hij registreert alles wat zich rondom hem afspeelt, maar zijn enige communicatiekanaal met de buitenwereld is zijn linkerooglid, waarmee hij al knipperend een boek weet te schrijven. In de toekomst zou het verhaal van zijn lotgenoten wel eens gemakkelijker — en minder inspirerend, helaas — kunnen worden gepend.

BCI, elektro-encefalografie

De BCI snelt ter hulp. “Een Brain Computer Interface of BCI is een rechtstreeks communicatiekanaal tussen de hersenen en een computer of elektronisch apparaat, dus zonder de klassieke interfaces zoals toetsenbord, muis of touch screen”, zo weet David Verstraeten, postdoctoraal onderzoeker aan de onderzoeksgroep Computer Systems Lab (CSL) van de faculteit Ingenieurswetenschappen te vertellen. Dat rechtstreeks communicatiekanaal wordt gevormd door een futuristische zotskap vol elektrodes die op het hoofd van de proefpersoon wordt gedrapeerd. Ze dienen voor het registreren van de elektrische activiteit in de hersenen, elektro-encefalografiemetingen (EEG’s) in dokterslingo. Door de hersengolven te decoderen, kan men trachten te achterhalen welke gedachtenstromen er in ons hoofd woeden. “Bij het type BCI dat wij gebruiken, detecteren we een bepaalde hersengolf, de P300 golf, die optreedt als de mens iets waarneemt dat niet vaak voorkomt. Deze techniek kan gebruikt worden om letters te spellen. In het geval van de door ons gebruikte P300-speller, zit de gebruiker voor een computerscherm met daarop een grid met karakters. Het proefkonijn richt zijn blik op het teken dat hij of zij wil selecteren en de computer laat dan willekeurig de rijen en kolommen van de grid oplichten. Licht het bekeken symbool op, dan veroorzaakt dit een P300 golf. Door de tijdstippen van deze golf te vergelijken met de lichtimpulsen, kan de computer automatisch achterhalen naar welke letter de gebruiker kijkt.”

Kalibratie, simplificatie

De verdienste van de onderzoekers van CSL is dat ze het gebruik van dit al bestaande systeem aanzienlijk wisten te vergemakkelijken. “Voor bijna alle BCI’s is het nodig om eerst een tijdrovende kalibratiesessie te houden, waarbij de gebruiker een aantal letters spelt die door de computer zijn opgedragen. Op die manier leert de computer hoe de P300-golf er bij die gebruiker uitziet. Deze kalibratiesessie zorgt evenwel voor een hoge drempel bij het gebruik van een BCI: stel je voor dat je telkens een halfuur zou moeten wachten vooraleer je een mail zou kunnen typen. Wij zorgden ervoor dat de gebruiker het systeem onmiddellijk kan gebruiken om te spellen. De computer leert vanzelf hoe de P300 eruit ziet en al na een paar letters is de nauwkeurigheid dezelfde als die van de systemen met kalibratie. Bovendien kan ons systeem zich aanpassen aan veranderingen tijdens het gebruik, bijvoorbeeld als er een elektrode verschuift. Zo worden deze BCI’s een pak bruikbaarder in de praktijk.”

Projectie, prospectie

De Isaac Asimov in ons slaat aan het mijmeren: zal het op een dag mogelijk zijn om toekomstdromen op een scherm te projecteren? De wetenschap stapt met kleine pasjes. “We breiden het systeem momenteel uit naar volledige woorden. Als je al gespeld hebt ‘ik ga naar zee met de ...’ dan kan de computer bijvoorbeeld de woorden auto en trein laten zien, zodat het spellen wat sneller gaat. Naarmate de technieken verbeteren zullen BCI’s ook ontwikkeld worden voor spelletjes en het bedienen van allerhande apparatuur zonder handen of stem. Iemands gedachten lezen is op dit moment nog niet mogelijk. De hersenactiviteit is daarvoor te moeilijk te meten en te complex.”