Wat zijn sommige Brain-Computer Interfaces (BCI)?
Brain-computer interfaces (BCI's) met een langere geschiedenis in science fiction (sinds de jaren 1950) en in onderzoeks- en diermodellen (sinds de jaren 1970) dan praktische implantaten voor mensen (jaren 1990). Een hersen-computerinterface verbindt een menselijk brein rechtstreeks met een computer, waar neurale signalen worden geïnterpreteerd en gebruikt om taken uit te voeren, zoals het manipuleren van een muis. Op deze manier kan een verlamde patiënt op het web surfen of zelfs een prothetische arm met alleen zijn hoofd bewegen.
Gezonde mensen kunnen zelfs niet-invasieve hersen-computerinterfaces gebruiken als een ander type computerinvoerapparaat, zoals een muis of toetsenbord, hoewel deze technologie nog moet worden gecommercialiseerd. Hersenen-computerinterfaces kunnen ook informatie terug de hersenen in sturen, bijvoorbeeld met behulp van elektroden om de visuele cortex te stimuleren om een scène te "zien" die is gemaakt met een externe videocamera, waardoor blinde patiënten weer kunnen zien, zij het verre van perfect.
Verschillende technologieën zijn met succes gebruikt om basissignalen uit de hersenen en in een computer te krijgen. Deze zijn verdeeld in invasieve BCI's, waar elektroden worden geïmplanteerd in de grijze materie van de hersenen; gedeeltelijk invasieve BCI's, geïmplanteerd in de schedel maar alleen rustend op de bovenkant van de hersenen; en niet-invasieve BCI's, met plastic apparaten die als een douchemuts over het hoofd glijden. Over het algemeen geldt: hoe invasiever de BCI, hoe meer littekenweefsel, mogelijke complicaties en kosten, maar hoe beter de invoer en uitvoer.
Beginnend met implantaten in ratten in de vroege jaren 90 werden hersenimplantaten ontwikkeld waarmee externe manipulatoren of cursors konden worden bestuurd. Apen waren naast de implantaten, en de soort blijft het doelwit van het meest geavanceerde BCI-onderzoek van vandaag. De grote mijlpaal voor de mens kwam in 1998, toen een patiënt genaamd Johnny Ray, die leed aan het 'lock-in syndroom' als gevolg van een beroerte die zijn hersenstam aantastte, een implantaat kreeg en na enkele weken training kon gebruiken om te manipuleren een cursor en spel woorden. Dit was een transformerende ervaring voor de patiënt: zonder het implantaat zou hij volledig in staat blijven om contact te maken met de buitenwereld, alleen in staat om rustig te observeren en te reflecteren tot de dood. De BCI opende een communicatiekanaal en verbeterde de levenskwaliteit van de patiënt enorm.
In 2002 werd Jens Naumann, een man die blind werd op volwassen leeftijd, de eerste van 16 betalende patiënten die een gezichtsimplantaat ontvingen van William Dobelle, een pionier in het veld. Tegen die tijd maakte de miniaturisatie van computers en kwaliteitscamera's het mogelijk om het implantaat te installeren zonder een aansluiting op een groot mainframe te vereisen, zoals vereist was voor eerdere pogingen in deze richting. Het implantaat bood alleen zwart-wit zicht met een relatief langzame beeldsnelheid, maar het was voldoende om de patiënt in staat te stellen langzaam een auto rond de parkeerplaats van het onderzoeksinstituut te rijden. Dit was de eerste echte commercialisering van hersen-computerinterfaces.
In 2005 werd de tetraplegische Matt Nagle de eerste persoon die een prothetische arm bestuurde met behulp van een hersenimplantaat, ontwikkeld door het bedrijf Cyberkinetics Neurotechnology onder de productnaam BrainGate. Cyberkinetiek Neurotechnologie wil nog steeds het eerste bedrijf zijn dat BCI's op een grote manier naar het publiek brengt.