December 17th, 2019

Hoe aapjes ons horen

Een team van wetenschappers heeft een hersen-computer-interface gebruikt om Engelse woorden te reconstrueren uit de hersenen van aapjes. Dit is een belangrijke stap in de ontwikkeling van hersenimplantaten om mensen met gehoorverlies te helpen.

Ons brein heeft een aantal hersengebieden die zich voornamelijk bezighouden met het verwerken van auditieve informatie. De eerste stappen van verwerking vinden plaats in kleine gebiedjes diep verstopt in het brein, waarna het de primaire auditieve hersenschors binnenkomt. Vanuit daar wordt informatie doorgestuurd naar de secundaire auditieve cortex, waar het verder wordt verwerkt. Wanneer iemand naar gesproken woorden luistert, bijvoorbeeld, worden in dit gebied de losse spraakklanken herkend. Vanaf hier wordt de informatie weer naar andere gebieden gestuurd.

Om in de toekomst hersenimplantaten te maken die mensen met gehoorverlies kunnen helpen, is het belangrijk om precies te weten hoe deze auditieve verwerking werkt. Omdat deze processen vrijwel hetzelfde werken in de hersenen van aapjes, besloot een team wetenschappers een bijzonder experiment op te zetten.

Woordjes uitlezen

Een aantal makaken kreeg twee kleine chips in hun auditieve hersenschors ingebracht. Deze kleine apparaatjes kunnen nauwkeurig de elektrische activiteit van verschillende hersencellen meten. Vervolgens kregen de apen simpele woordjes te horen, zoals “tree“, “good” en “program“.

Vervolgens werd de gemeten hersendata door een complex computeralgoritme gehaald. Dit slim stukje software, een zogeheten recurrent neural network (RNN), was zo ontwikkeld dat het bepaalde neurale patronen kon associëren met bepaalde woorden. Hierdoor kon de gemeten hersenactiviteit worden omgezet tot een computergesproken woord. Nadat het computermodel goed getraind was, bleek het in staat om woorden te reconstrueren die niet bij de training inbegrepen waren.

Implantaat van de toekomst

De bevindingen van deze studie maakt de stap naar een nieuw soort hersenimplantaat, wat als het ware een short cut vormt tussen het gehoor en een groot aantal hersendelen. Als er iets beschadigd is in oor of brein, zouden met dergelijke technieken binnenkomende geluiden met een microfoontje worden geregistreerd. Vervolgens berekent de chip exact wat voor hersenactiviteit er opgewekt moet worden in de secundaire auditieve cortex, om vervolgens met een minuscule elektrische stimulatie dit deel van het brein te prikkelen.

Dit onderzoek werd onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Communications Biology.

Auteur: Job van den Hurk
Laat een reactie achter

Please wait... loading