Nick Ramsey is professor in Cognitieve Neurowetenschappen aan de Universiteit Utrecht en doet fundamenteel en toegepast hersenonderzoek, met een focus op neurologische stoornissen en brain-computer interfacing (BCI).

Achtergrond

Nick heeft een Master in Psychologie en een PhD in neuropsychofarmacologie, beiden behaald aan de Universiteit Utrecht. Zijn specialisatie ligt in cognitieve neuroimaging waarbij onderzoek naar werkgeheugen, taal en sensorimotorische functies centraal staat. In deze onderzoekslijn worden technieken toegepast zoals high-field (7 Tesla) fMRI en intracraniële EEG (onder de schedel). Nick Ramsey heeft meerdere persoonlijke beurzen ontvangen voor zijn onderzoeken zoals een VIDI voor onderzoek naar werkgeheugen (NWO, 2002), een VICI (NWO, 2006), en European ERC Advanced Grant (2012) voor zijn bijdrage aan de ontwikkeling van BCI implantaten.

Wat is brain-computer interfacing?

Brain-computer interfacing (BCI) implantaten zijn bedoeld voor mensen waarbij de verbinding tussen hersenen en spieren zijn verbroken, bijvoorbeeld in het geval van verlamming. Door middel van een BCI kunnen bepaalde acties dan toch worden uitgevoerd. Een BCI implantaat bestaat uit een sensor die onder de schedel geplaatst wordt, en een apparaat dat signalen versterkt en draadloos naar buiten stuurt. De sensor ligt op de hersenen, en leest als het ware de signalen daarvan af. Deze signalen worden dan doorgestuurd naar een apparaatje onder de borsthuid. Op deze manier functioneert de BCI als een soort vertaler; de bewegingsacties die de hersenen willen uitvoeren worden gecommuniceerd naar een externe computer en geven toch de mogelijkheid om bepaalde handelingen te laten gebeuren, bijvoorbeeld om te spellen met een toetsenbord op het scherm, of een rolstoel te bedienen, direct door de hersengolven die de BCI oppikt.

Waarom is onderzoek naar brain-computer interfacing belangrijk?

Twee redenen. De eerste is een praktische reden, namelijk om een oplossing te zoeken voor een probleem waar nog geen oplossing voor bestaat. Bijvoorbeeld voor mensen met locked in syndroom; daarbij zijn mensen volledig mentaal intact maar kunnen helemaal niet meer communiceren met de buitenwereld. De enige manier om deze mensen wel met de buitenwereld in contact te laten komen is via BCI. De andere reden is meer een filosofische reden, namelijk dat wij als mens de plicht hebben en om met de kennis van nu de mensen te helpen die minder toebedeeld zijn en toch (minimale) levensomstandigheden te kunnen bieden.

Zijn er functies die overgenomen kunnen worden door BCI?

Op dit moment gaat het om de functies van communicatie en motoriek. Zo kunnen mensen met locked in syndroom via de BCI spellen met een computer keyboard en op die manier communiceren met de buitenwereld. Hiermee kunnen zij ook klikken op iconen van websites, of de hulp inroepen van verzorgers. Daarnaast zijn onderzoekers ook bezig met motoriek, zoals het bedienen van een robotarm, maar dit staat nog in het beginstadium. Het uiteindelijke doel zou zijn om mensen hun eigen ledematen weer te kunnen laten gebruiken waarbij bewegingsopdrachten vanuit de hersenen worden opgepikt door een BCI, die vervolgens draadloos dit signaal naar een computertje in je arm stuurt die deze beweging opwekt. Dit noemen we ‘herbekabeling’ en is uiteindelijk de lange termijn droom voor BCI, maar daar zijn wij nog niet.

In hoeverre zijn de bevindingen toepasbaar?

BCI implantaten worden nu op kleine schaal toegepast. Voor zover wij weten zijn er 20 mensen in de wereld die een BCI implantaat hebben. Hiervan zijn er maar 2 personen die het ook daadwerkelijk thuis kunnen gebruiken en de overige 18 patiënten bevinden zich in een meer experimentele fase van BCI ontwikkeling. Daarnaast bestaan er twee soorten BCI: een niet-invasieve en een geïmplanteerde BCI. Hiervan weten wij dat niet-invasieve BCI’s eigenlijk niet zo goed werken omdat je van buiten de schedel hersensignalen wel kunt oppikken, maar niet goed op kunt splitsen in verschillende (bewegings-)opdrachten. 

Kun je iets vertellen over belangrijke bevindingen uit je onderzoek?

Allereerst is het heel belangrijk dat wij, onderzoekers en deelnemers aan de onderzoeken, kunnen laten zien dat BCI ook werkelijk thuis nuttig is. Bij de eerste deelneemster is 4 jaar geleden een BCI geïmplanteerd en zij maakt hier dagelijks gebruik van om te kunnen communiceren. Daarmee heeft BCI een belangrijke impact op haar leven gehad; ze kan nu weer iets doen wat wat verloren is gegaan door haar ziekte ALS, zoals communiceren met de buitenwereld via een keyboard. Voor onderzoek met BCI is de motivatie van de deelnemers dan ook ontzettend belangrijk. Omdat dit echt voorlopend onderzoek is (pionier onderzoek), leren wij als onderzoekers heel veel van deelnemers. Zo hebben wij bijvoorbeeld ontdekt dat wij met computermodellen hersengolven kunnen decoderen en signalen om kunnen zetten in een (basale) beweging.
Daarnaast is het belangrijk om te benoemen dat onderzoek met BCI in een wereldwijd netwerk plaatsvindt, door deze samenwerking kunnen dit soort ontwikkelingen pas echt plaatsvinden. Zo leren wij als onderzoekers steeds meer over hoe we de verfijnde organisatie van hersenfuncties kunnen benutten voor BCI.

Wat zijn je ambities met dit onderzoek? Hoe ziet de toekomst van BCI onderzoek eruit?

De ambities van deze onderzoekslijn zijn om mensen functies te kunnen geven die voor ons vanzelfsprekend zijn, zoals communiceren of in staat zijn om te kunnen praten en bewegen. Dit geld niet alleen voor mensen met locked in syndroom, maar ook voor mensen met een dwarslaesie of patiënten die een hersenbloeding hebben gehad. Daarnaast wordt deze onderzoekslijn ook steeds relevanter; mensen kunnen nu veel ouder worden, waardoor de kans op een hersenbloeding ook groter wordt. Als wij in de toekomst uitgevallen functies weer kunnen herstellen door dit herbekabelingsprincipe dan zou dat voor veel mensen van toepassing kunnen zijn. Dit zijn mooie vooruitzichten, maar het zal nog even duren voordat we hier zijn.

Foto 1 verkregen via UMC Utrecht
Foto 2 verkregen via NewAtlas