Directe herseninterface om next‑gen protheses aan te drijven

Onderzoekers van de Northwestern University hebben een direct herseninterface‑apparaat ontwikkeld en met succes getest dat de potentie heeft om markten op zijn kop te zetten. Het nieuwe besturingsmechanisme is ongeveer zo groot als een postzegel en kan rechtstreeks met neuronen communiceren, waarbij traditionele zintuiglijke kanalen worden omzeild.

De ontdekking kan een weerklank hebben in verschillende sectoren, waaronder de medische, communicatieve, militaire en technologische industrieën. Het opent de deur naar een nieuw niveau van high‑tech besturingssystemen dat communicatie net zo eenvoudig kan maken als een gedachte. Hier is wat u moet weten.

Evolutie van hersen‑machinecommunicatie

Communicatie tussen mens en machine heeft de afgelopen eeuw een lange weg afgelegd. De vroegste apparaten vereisten dat hun bediening rechtstreeks werd ingevoerd via codering door mensen met behulp van toetsenborden. Tegenwoordig maakt geavanceerde technologie zoals Large Language Model (LLM) AI‑systemen het gemakkelijker dan ooit om met machines te communiceren. Er is echter één gebied van machine‑mensinteractie dat tot nu toe net buiten het bereik van het publiek bleef – gedachtenbeheersing.
Brain‑machine‑interfaces (BMI’s) worden al lange tijd gezien als de heilige graal voor communicatie met apparaten. In tegenstelling tot andere besturingsmethoden omzeilen BMI’s uw neurologische paden die verantwoordelijk zijn voor sensorische invoergegevens (ogen, oren, tast). Deze systemen gaan rechtstreeks naar de bron om gegevens op te halen of te verzenden.

Van alfagolven tot implantaten

De geschiedenis van deze technologie gaat terug tot 1924, toen Hans Berger voor het eerst neurologische signalen registreerde in de vorm van alfagolven. Decennia later, met steun van DARPA, bedacht Jacques Vidal de term “Brain Computer Interface”. Tegen 2004 beheersten menselijke patiënten zoals Mathew Nagle apparaten met behulp van bedrade implantaten zoals BrainGate.
Echter, eerdere ontwerpen ondervonden aanzienlijke beperkingen. Ze waren vaak groot, vereisten kabels die door de schedel naar externe stroombronnen liepen, en misten langdurige stabiliteit. Dit beperkte hun gebruik tot laboratoriumomgevingen en verhinderde brede adoptie.

De doorbraak van Northwestern

Wetenschappers van Northwestern University hebben mogelijk verschillende van deze problemen opgelost. Volgens de wetenschappelijke studie Patterned wireless transcranial optogenetics generates artificial perception¹ gepubliceerd in Nature Neuroscience, heeft de groep met succes een minimaal invasieve micro‑herseninterface‑machine ontworpen en getest.
Deze miniaturiseerde transcraniële optogenetische neurale stimulator gebruikt gestructureerde pulsen van rood licht om informatie rechtstreeks aan lichtgevoelige neuronen in de cortex te leveren. Door grote groepen cellen te activeren in specifieke ruimtetijdpatronen, genereert het “kunstmatige percepties” die de hersenen kunnen leren interpreteren.

Hoe het “Postzegel”‑apparaat werkt

De BMI is ontworpen om zo klein mogelijk te zijn. Het flexibele ontwerp is dunner dan een bankpas en kan zich aanpassen aan de hoofdhuid van de patiënt. Het implantaat bevindt zich direct op het oppervlak van de schedel met de lichten naar binnen gericht. Deze positionering maakt het mogelijk dat het apparaat licht rechtstreeks door de schedel schijnt om de neuronen te bereiken, waardoor de noodzaak van draden die het hersenweefsel doordringen, wordt geëlimineerd.
De kern van deze technologie is een array van 64 micro‑LED’s. Deze rode lichten kunnen licht door de schedel leveren met minimale verliezen, waardoor complexe, programmeerbare patronen ontstaan. In tegenstelling tot eerdere enkel‑LED‑ontwerpen, kan dit raster van 64 lichten brede netwerken van neuronen stimuleren, waardoor natuurlijke sensorische verwerking wordt nagebootst.

Draadloos en minimaal invasief

Een van de grootste voordelen van het systeem is de draadloze functionaliteit. Door het apparaat op afstand te besturen, heeft de groep omslachtige bedieningsdraden en stroomkabels geëlimineerd. Dit verbetert niet alleen de kwaliteit van leven van de patiënt, maar vermindert ook het infectierisico en maakt realtime software‑updates mogelijk.

Resultaten: Het creëren van “kunstmatige perceptie”

De ingenieurs bevestigden hun theorie met behulp van genetisch gemodificeerde laboratoriummuizen met lichtgevoelige gebieden in hun cortex. De resultaten waren verbluffend.
De implantaten leverden met succes vooraf gedefinieerde lichtpatronen aan exacte neuronen. Indrukwekkend waren de muizen in staat deze kunstmatige signalen te “decoderen”. Zelfs wanneer ze geen zicht en tast hadden, konden de muizen een testgebied doorkruisen om voedsel te vinden uitsluitend op basis van de lichtsignalen die in hun hersenen werden gestuurd. Ze interpreteerden de lichtpatronen als betekenisvolle aanwijzingen, wat aantoont dat de hersenen zich kunnen aanpassen aan en deze nieuwe vorm van directe communicatie kunnen begrijpen.

Toepassingen in de praktijk & Tijdlijn

Veeg om te scrollen →

Medische en sensorische restauratie

Er is een enorme reeks medische toepassingen voor deze technologie. Het zou kunnen worden gebruikt om protheses van de volgende generatie te creëren die de drager in staat stellen het apparaat te voelen en te besturen met hun gedachten. Het zou ook kunnen helpen bij mensen die blind of doof zijn door kunstmatige stimuli rechtstreeks aan de delen van de hersenen te leveren die deze zintuigen verwerken.
Een opmerking over menselijke toepassing: Hoewel het apparaat zelf niet‑invasief is (buiten de schedel geplaatst), is het biologische component afhankelijk van optogenetica. Dit betekent dat patiënten eerst gen‑therapie nodig zouden hebben om hun neuronen lichtgevoelig te maken. Hoewel dit momenteel gangbaar is in diermodellen, vormt deze genetische modificatie een aanzienlijke regelgevende en veiligheidsbarrière voor menselijke adoptie, wat de tijdlijn van meer dan 10 jaar verklaart.

Militair en defensie

Het leger heeft al lange tijd gezocht naar manieren om de gevechtscapaciteiten te verbeteren. Deze onderneming zou soldaten kunnen helpen om in realtime te communiceren en gegevens over het slagveld te delen zonder te spreken, of hardware te besturen met verbeterde reactietijden.

Marktfocus: Investeren in hersen‑computerinterfacen

Verschillende bedrijven hebben miljoenen besteed aan onderzoek naar het maken van betrouwbare hersen‑computerinterfaces. Eén bedrijf dat de markt blijft domineren is ClearPoint Neuro Inc. (CLPT )

ClearPoint Neuro Inc. (NASDAQ: CLPT)

ClearPoint Neuro Inc. betrad de markt in 1998 met als doel de medische praktijk te verbeteren met behulp van geavanceerde technologie. Opgericht door Paul A. Bottomley, levert het bedrijf navigatiesystemen voor minimaal invasieve neurowetenschappelijke procedures. Hun platformen zijn cruciaal voor de levering van gen‑therapieën en elektrode‑plaatsingen die de volgende generatie BMI’s nodig zullen hebben.

Conclusie

Wanneer u deze volledig optische hersen‑machinecommunicatiesystemen onderzoekt, is het gemakkelijk zich een toekomst voor te stellen waarin robots met uw geest worden bestuurd. Deze studie zou het begin kunnen zijn van een nieuwe generatie geest‑gestuurde apparaten die de meeste science‑fiction verouderd laten lijken.
Wat vindt u van hersen‑gestuurde computers? Zou u er een gebruiken? Vind-ik-leuk, reageer en deel dit artikel om de toekomst van computing te bespreken.

Laatste ClearPoint Neuro Inc. (CLPT) aandelennieuws en prestaties

Referenties

^{1. Wu, M., Yang, Y., Zhang, J. et al. Patroonmatige draadloze transcraniële optogenetica genereert kunstmatige perceptie. Nature Neuroscience (2025). https://doi.org/10.1038/s41593-025-02127-6}