Functionele beeldvorming van het besturen van een Brain-Computer Interface

Hersengolven die gemeten worden met EEG, kunnen gebruikt worden om apparatuur,
zoals computers, aan te sturen. Deze zogeheten *Brain-Computer Interface* (BCI)
techniek wordt momenteel ontwikkeld om patienten te helpen die niet meer in
staat zijn om te bewegen of te communiceren, door een spierziekte, een
dwarslaesie of door hersenbeschadiging. Als het werkt, dan kunnen patienten een
computer bedienen om te schrijven of om apparaten te bedienen zoals een TV of
lampen, door alleen maar te denken aan het maken van bewegingen.Hiervoor worden
electroden op de hoofdhuid geplaatst, dicht bij de motor cortex, en de
geregistreerde signalen worden direct omgezet naar bewegingen van een cursor op
een computer beeldscherm. Er is een periode van training nodig om dit te leren
beheersen.

Er zijn een aantal aspecten die nog niet goed onderzocht zijn. In dit project
onderzoeken we 1) of met het localizeren van de motor cortex met behulp van
functionele MRI de beste plaats voor electroden van tevoren kan worden bepaald,
2) hoe hersen activiteit verandert tijdens het aanleren van BCI, en of deze
verandering zou kunnen leiden tot een geleidelijk verlies van BCI beheersing,
en 3) of andere hersensystemen dan het motor systeem gebruikt kunnen worden
zodat er meer vrijheid is in de selectie van signalen voor BCI. Deze vragen
zijn van belang voor een klinische toepassing van BCI.

Vier groepen gezonde vrijwilligers zullen worden geworven. Alle groepen
ondergaan een fMRI en een EEG scan voor en na een reeks BCI oefensessies, en de
scans worden vervolgens vergeleken om veranderingen in hersenactiviteit te
bepalen. Groep 1 doet geen BCI training, en dient als controle groep. Groep 2
leert de cursor te besturen in 1 richting, door bewegingen van de rechterhand
in te beelden. Groep 3 doet hetzelfde, maar leert de cursor ook in een tweede
richting te besturen door tevens bewegingen van de linkerhand in te beelden.
Groep 4 doet hetzelfde als groep 3, maar in plaats van het inbeelden van
bewegingen van de linkerhand zullen de deelnemers hoofdrekenen, met electroden
die meten van de frontaalkwab. BCI training behelst het leren besturen van een
cursor in een speciaal computerprogramma. De mate van leren wordt bepaald door
het aantal doelen wat getroffen wordt met deze cursor.

De belasting voor de deelnemers is laag: er vinden geen invasieve verrichtingen
plaats, en de scan technieken (fMRI en EEG) worden als lichte belasting
ervaren. Beide worden veelvuldig gebruikt voor neurowetenschappelijk onderzoek
bij mensen. De totale duur van deelname is gemiddeld 20 uur. Feitelijke duur is
afhankelijk van de groep waarin mensen worden ingedeeld, en de snelheid waarmee
ze BCI leren beheersen. Minimale duur is 5 uur (controle groep, geen BCI
training), en de maximale duur is 29 uur (met 16 BCI training sessies van 90
minuten). Er zijn geen risico*s verbonden aan deelname aan dit onderzoek.