Schrijven en schilderen met de ogen

Nieuwe procedure stelt verlamde mensen in staat met hun ogen te schrijven

07/27/2012

Franse wetenschappers hebben een manier gevonden waarop volledig verlamde mensen met hun ogen kunnen schrijven en schilderen. "Dit systeem zou kunnen bijdragen aan het verbeteren van de kwaliteit van leven van patiënten met ledematenverlamming", schrijven onderzoekers Jean Lorenceau van de Universiteit van Parijs, Pierre et Marie Curie in het tijdschrift Current Biology..

Letters, cijfers en eenvoudige tekeningen vormden geen probleem meer met het nieuwe systeem voor volledig verlamde patiënten. Ze gebruiken hun ogen om de vormen te maken die ze willen op een computerscherm. De Franse wetenschappers hebben een manier gevonden om de zogenaamde methode van eye-tracking te verbeteren, waarbij een camera de beweging van de pupil detecteert, zodat zelfs verlamde mensen die last hebben van spraakverlies ermee kunnen communiceren.

Schrijven met oogbeweging was voorheen niet mogelijk
Volgens de onderzoekers gebruiken volledig verlamde patiënten hun ogen vaak alleen als communicatiemiddel. Eerdere methoden waren relatief gecompliceerd. Beïnvloed moest op een computerscherm individuele letters van het alfabet met hun ogen in de juiste volgorde fixeren en hun invoer bevestigen door te knipperen. Rechtstreeks schrijven over de oogbeweging leek uitgesloten, omdat de ogen een bewegend object effectief kunnen volgen, maar "niet in staat zijn bewegingen soepel en regelmatig tegen een statische achtergrond uit te voeren", aldus Lorenceau en collega's. De voortdurende onwillekeurige spiertrekkingen van de pupillen - de zogenaamde saccades - maakten het voor cameraprogramma's onmogelijk om fijne, gerichte bewegingen schriftelijk uit te voeren.

Optische truc voorkomt spiertrekkingen van de pupillen
Om de onregelmatige spiertrekkingen van de leerling te onderdrukken, gebruikten de Franse onderzoekers nu een relatief eenvoudige optische truc. Een knipperende schermachtergrond voorkomt de saccades, zodat de onderwerpen op basis van eye-tracking letters, cijfers en eenvoudige vormen kunnen tekenen. De achtergrond van het scherm van het nieuwe systeem is voorzien van een veelheid van willekeurig verdeelde cirkels die hun contrast 720 keer per minuut veranderen en zo een continue flikkering produceren. Wanneer het scherm stationair is, lijken de cirkels statisch, maar zodra "het beeld beweegt, is er een duidelijke indruk dat de schijven bewegen met de oogbewegingen", meldt Lorenceau. Door dit effect worden de saccades voorkomen. De pupilbeweging kan door middel van. Eye-tracking en een relatief eenvoudige software worden weergegeven als een onscreen-display.

Nieuwe procedure kan worden gebruikt voor communicatie na een korte training
Een korte training van "twee tot vier sessies van 30 minuten" was genoeg voor het onderwerp om hun oogbewegingen te beheersen zodat leesbare woorden op het computerscherm verschenen, legde Jean Lorenceau uit. Aanvankelijk werd de blik van het onderwerp gemarkeerd door een ring van gekleurde stippen om training te vergemakkelijken. Hierdoor konden de proefpersonen beter controleren wat ze aan het doen waren. Niet alle gebruikers waren echter onmiddellijk op de hoogte van welke lijn ze met hun oogbeweging hadden gemaakt, legde Lorenceau uit. Dit was voor de onderwerpen alsof ze blind aan het schrijven waren. De gebruikers raakten er echter verrassend snel aan, zodat ze na slechts een korte trainingsperiode cijfers, letters, hele woorden en tekeningen konden presenteren.

Patiënten schrijven met hun ogen zo snel als met hun handen
Voor de verlamde patiënt, "biedt dit een snelle, creatieve en persoonlijke hulp aan de taalkundige en emotionele expressie," legde Jean Lorenceau uit. Volgens de Franse hersenonderzoekers kan "een goed opgeleide persoon het nieuwe systeem gebruiken om met zijn ogen te schrijven met ongeveer dezelfde snelheid als met zijn hand." Twintig tot 30 letters per minuut vormen geen probleem als ze dienovereenkomstig worden getraind. Het systeem kan ook worden gebruikt om piloten, chirurgen, atleten en andere activiteiten te trainen die nauwkeurige oculomotorische controle vereisen, vervolgt Lorenceau.

Trial gepland bij patiënten met amyotrofische laterale sclerose
Eerst en vooral echter is het nieuwe systeem momenteel bedoeld voor gebruik bij patiënten met ledemaatverlamming en spraakverlies. Als volgende stap zijn de Franse wetenschappers van plan om mensen met amyotrofische laterale sclerose (ALS) te testen. Deze degeneratieve ziekte van het motorische zenuwstelsel veroorzaakt een progressieve en onomkeerbare vernietiging van zenuwcellen die nodig zijn voor spierbeweging. Dienovereenkomstig lijden patiënten aan toenemende verlamming, wat ook spraakverlies veroorzaakt naarmate de ziekte vordert. Daarom zou het vermogen van ALS-patiënten om significant te communiceren kunnen profiteren van de uitvinding van Franse hersenonderzoekers. (Fp)