Neurowetenschapper Feng Wang toont aan dat we blinde mensen kunnen helpen door beelden in hun hersenen te “tekenen”.
Miljoenen mensen zijn blind door schade tussen oog en brein. Voor hen bieden brillen geen oplossing. Het wetenschappelijke probleem is hoe we visuele informatie direct in de hersenen kunnen "injecteren".
Wangs onderzoeksvraag was of we met duizend elektroden herkenbare patronen kunnen opwekken en of dit jarenlang werkt. Hij bewees dat complexe "pixelvisie" mogelijk is, maar ontdekte ook een "biologische muur": littekenweefsel rond harde sensoren vermindert de kwaliteit. Dit inzicht is cruciaal voor de ontwikkeling van toekomstige, flexibele materialen die een leven lang meegaan.
In zijn onderzoek toont Wang aan dat we blinde mensen kunnen helpen door beelden direct in hun hersenen te "tekenen". Wang plaatste duizend minuscule naaldjes (elektroden) in het brein van apen. Door deze met kleine stroompjes te prikkelen, zagen ze lichtpuntjes, net als pixels op een scherm. Hiermee konden ze zonder ogen weer letters en vormen herkennen.
Flexibele materialen
Zijn belangrijkste conclusie is dat dit fantastisch werkt voor het herkennen van beelden, maar dat het lichaam na een paar jaar protesteert. Er ontstaat littekenweefsel rond de naaldjes, waardoor het signaal vervaagt. Wang en zijn collega’s hebben dus bewezen dat de techniek werkt, maar dat we in de toekomst zachtere, flexibele materialen nodig hebben die het brein niet irriteren.
De bevindingen laten zien dat een functioneel "hersenimplantaat voor zicht" technisch haalbaar is. Voor de miljoenen mensen die nu volledig blind zijn, betekent dit dat er een toekomst is waarin zij weer zelfstandig kunnen navigeren of teksten kunnen lezen zonder afhankelijk te zijn van anderen.
Hoewel de onderzoekers hebben bewezen dat we complexe beelden in het brein kunnen "tekenen", is de concrete toepassing pas over 10 tot 20 jaar te verwachten voor de algemene patiënt. De huidige "biologische muur" vereist eerst nieuwe, flexibele materialen. Een concreet voorbeeld is een blind persoon die dankzij het implantaat weer verkeersborden herkent of de glimlach van een kleinkind ziet als een patroon van lichtpuntjes. Dit sluit aan bij de huidige revolutie in hersen-computerinteracties, zoals we die zien bij bedrijven als Neuralink.
Computersimulaties
Voor dit onderzoek combineerde Wang geavanceerde laboratoriumexperimenten met innovatieve computersimulaties en klinische testen.
Eerst implanteerden de wetenschappers een recordaantal van duizend elektroden in de visuele hersenschors van proefpersonen om te onderzoeken of zij kunstmatige lichtpunten konden omzetten in herkenbare beelden, zoals letters. Parallel hieraan ontwikkelde Wang computersimulaties en algoritmes om elektrische "ruis" weg te filteren, wat essentieel is om zuivere hersensignalen te kunnen opvangen tijdens stimulatie.
Ten slotte valideerden de onderzoekers een nieuw, geautomatiseerd systeem voor het in kaart brengen van het gezichtsveld bij zowel apen als blinde menselijke vrijwilligers. Deze multidisciplinaire aanpak stelde hen in staat om zowel de technische werking als de biologische langetermijngevolgen van de hersenimplantaten nauwkeurig in kaart te brengen.
Meer informatie over het proefschrift