Brein controleert exoskelet

Wetenschappers aan het biomedisch onderzoekscentrum Clinatec in Grenoble zijn er in geslaagd om een exoskelet te bedienen via impulsen uit de hersenen van de drager van het toestel. Het onderzoek, wat weliswaar nog in een pril stadium staat, biedt boeiende perspectieven, niet alleen voor mensen met een handicap, maar ook voor een eventuele doorbraak van actieve exoskeletten.

Het medische verhaal achter het zogenaamde Brain Computer Interface (BCI) project van Clinatec gaat ons petje eerlijk gezegd te boven maar wijst wel op een inherent probleem aan actieve exoskeletten en biedt meteen een mogelijke oplossing.

Exoskeletten krijgen tegenwoordig heel wat aandacht voor mogelijke industriële toepassingen, met name voor het assisteren van operatoren in assemblage en logistiek. De toestellen zijn in staat om het werk te verlichten door kracht uit te oefenen op het lichaam en zo minder inspanning te vragen van de spieren.

Passieve exosketten doen dat via veren en katrollen waarmee energie opgeslagen en later weer vrijgegeven kan worden. Actieve exoskeletten bevatten motoren om tijdens de beweging van de operator extra kracht te leveren.

Dat laatste klinkt heel interessant maar botst in de praktijk op een vrij fundamenteel probleem, namelijk dat het toestel moet achterhalen welke beweging de operator wil maken. Actieve exoskeletten bevatten sensoren om de bewegingen van de operator te detecteren en een controller die de motoren in functie daarvan aanstuurt. Maar als de intentie van de operator verkeerd wordt ingeschat, gaat zo een actief exoskelet wel heel erg tegenwerken en moet de operator op zijn beurt energie verspillen aan het in bedwang houden van het toestel. Het euvel deed zich al voor bij het allereerste exoskelet Hardiman en is vandaag nog steeds een issue.

Electrocorticografie

De Brain Computer Interface (BCI) van Clinatec zou voor deze problematiek een oplossing kunnen betekenen. Voor alle duidelijkheid: het onderzoekscentrum mikt met zijn project niet op industriële toepassingen. Het legt zich toe op neurowetenschappen en medische applicaties.

De klinische trial waarvan Clinatec eerder deze maand de resultaten publiceerde, betreft een patiënt die verlamd is en dankzij een actief exoskelet in staat werd gesteld om een paar stappen te zetten en zijn armen te bewegen. De bediening van het toestel deed de patiënt zelf via zijn hersenen.

Om dat voor elkaar te krijgen ontwikkelde Clinatec een toestel – WIMAGINE – dat ingeplant wordt onder de schedel en dat via 16 elektrodes bepaalde aspecten van hersenactiviteit meet. Die wetenschap wordt electrocorticografie genoemd. De signalen worden doorgestuurd naar een controller die er dus in geslaagd is om de intenties van de patiënt te achterhalen en op basis daarvan het exoskelet aan te sturen.

Oefenen in simulator

Het interpreteren van de signalen is overigens niet alleen een prestatie van het wetenschappelijke team. Ook de patiënt heeft meer dan een jaar met het systeem geoefend om dat voor elkaar te krijgen. Voor hem werd een simulator ontwikkeld waarmee hij thuis dagelijks kon oefenen op het aansturen van de controller. Een keer per week werd dan met het echte toestel geëxperimenteerd.

Hoewel het resultaat behoorlijk indrukwekkend is, kan men nog niet van een praktisch werkende oplossing spreken. Vanuit medisch perspectief is het uiteraard wel een belangrijke doorbraak maar mensen met verlamming weer laten lopen met deze technologie staat nog ver af. Bovendien is het toestel zelf behoorlijk zwaar en werd het voor dit experiment aan een rail bevestigd die dan uiteraard de bewegingsvrijheid van de patiënt beperkt.

Voor Clinatec is dat echter geen bezorgdheid aangezien de technologie ook in tal van andere toepassingen ingezet zou kunnen worden om mensen met een handicap meer mogelijkheden en autonomie te geven.

© Productivity.be, 15/10/2019