Verlamd persoon met exoskelet trapt WK af

De aftrap voor het wereldkampioenschap voetbal morgen zal door een wel heel erg onwaarschijnlijk persoon gegeven worden: een rolstoelpatiënt. Jaren van onderzoek en ontwikkeling zullen culmineren in een spektakel waarbij een persoon met de hulp van een high-tech exoskelet uit zijn of haar rolstoel zal stappen om het WK op gang te trappen.

De identiteit van de persoon in kwestie wordt voorlopig geheim gehouden, al gaat het zeker om een Braziliaanse man of vrouw jonger dan veertig jaar. Dat was immers het criterium om aan het Walk Again-project deel te nemen.

Walk Again wordt geleid door professor Miguel Nicolelis van de universiteit van Duke in de VS en het internationaal instituut voor neurowetenschap in Natal, Brazilië. In totaal werken er meer dan honderd wetenschappers aan mee en in Europa is de universiteit van München met professor Gordon Cheng een leidende partner.

Doel van het project is mensen die vanaf het middel verlamd zijn weer de mogelijkheid te geven om te wandelen. Het idee voor het initiatief kwam er na een samenwerking tussen Nicolelis en Cheng in 2008. Toen liet Nicolelis een aapje in North-Carolina op een loopband wandelen, om zo met signalen vanuit het brein een robot van professor Cheng in Kyoto hetzelfde te laten doen.

Artificiële huid

“Het was slechts een kleine sprong om vanuit dat experiment verlamde personen te zien wandelen met de hulp van een mentaal gestuurd exoskelet”, aldus Cheng. Natuurlijk waren er nog een aantal uitdagingen. Om te beginnen moest er een exoskelet ontwikkeld worden dat licht en compact was, maar het moeilijkste was het ontwikkelen van feedback.

Om het exoskelet goed te kunnen besturen was nauwkeurige haptische feedback van groot belang. Daarom ontwikkelde Cheng de Cellularskin-technologie. Met die technologie worden sensoren die druk, nabijheid, vibratie en temperatuur meten in een artificiële rubberen huid gegoten. Die plaatsen de onderzoekers vervolgens op de voeten van het exoskelet. Van daaruit worden de gegevens doorgegeven naar een klein toestelletje op de arm van de patiënten, dat met de hulp van vibraties de waarnemingen van de sensoren vertaalt.

Feedback
“Met voldoende training kan dergelijke indirecte sensorische feedback in het lichaamsschema opgenomen worden”, aldus Cheng. Zo kan de patiënt op termijn ‘voelen’ wat de artificiële voeten doen. Vervolgens registreert het exoskelet de intenties van de gebruiker op het niveau van het brein, en vertaalt het die signalen in beweging..

“Volgens mij zien sommigen de opening van het WK als het einde van een lange weg,” zegt Cheng, “maar in realiteit gaat het om het begin. De aftrap is een mijlpaal, maar we hebben nog erg veel werk voor de boeg.” Voor hem is het evenement voornamelijk een publieke demonstratie van wat wetenschap kan doen voor mensen, alsook een eerbetoon aan de betrokken patiënten voor hun harde werk.