De toekomst op een nieuwe manier zien bij SIGGRAPH

Onderzoekers in Japan werken aan een apparaat waarmee blinden en slechtzienden hun weg kunnen vinden in een kamer zonder hun handen te gebruiken. Het prototype-apparaat, een Forehead Retinal System (FRS) genaamd, was deze week te zien op de SIGGRAAF conferentie in Boston.

Ontworpen door onderzoekers van de Universiteit van Tokyo en een Japans bedrijf, EyePlusPlus , zet het systeem visuele informatie om in tactiele sensaties met behulp van een kleine camera en 512 elektroden op het voorhoofd. De camera wordt geïmplanteerd in een zonnebril en de elektroden worden in een hoofdband geplaatst.

Het eerste prototype werd in oktober 2005 in gebruik genomen en gedistribueerd onder visueel gehandicapte studenten in Japan. In eerste instantie waren de studenten niet ontvankelijk voor het nieuwe apparaat, zegt onderzoeksmedewerker Hiroyuki Kajimoto van het laboratorium van professor Susumu Tachi aan de universiteit, omdat ze de pijn van de elektrische pulsen op hun voorhoofd niet konden weerstaan. De huid op het voorhoofd mist de dikke onderlaag, de status corneum genaamd, die aanwezig is in de vingerhuid. Zonder die extra laag kunnen de elektroden bij activering overmatige zenuwstimulatie en hevige pijn veroorzaken.

Om dit probleem te bestrijden, implanteerde het team van Kajimoto een ionische gellaag tussen de elektrode en het voorhoofd, die dezelfde dikte en elektrische impedantie had als de status-corneumlaag van de epidermis.

Om ervoor te zorgen dat het apparaat lichtgewicht en draagbaar was, gebruikte het team van Kajimoto hetzelfde geïntegreerde hoogspanningsschakelcircuit dat werd gebruikt om micromachines aan te drijven. De schakelkast, die ongeveer zo groot is als een oude Sony Walkman, kan door de gebruiker in een klein zakje worden gedragen en de druk van de pulsen kan worden geregeld met een volumeknop.

Kajimoto verwacht dat als mensen de juiste training krijgen, het apparaat een operatievrij alternatief kan zijn voor een kunstmatig netvlies. Volgens Norman Radtke, een arts aan de Retina Glasvocht Resource Center in Louisville, KY, is chirurgische retinale transplantatie 5 tot 10 jaar verwijderd van beschikbaar zijn voor de algemene bevolking. Meer dan 700 mensen in de Verenigde Staten hebben retinale pigmentosa, een groep erfelijke oogziekten die het netvlies aantasten, en 1,7 miljoen mensen lijden aan visuele beperkingen door leeftijdsgebonden maculaire degeneratie.

Dit huidige Japanse project heeft dus enorme implicaties. Toch zijn er nog technische uitdagingen. Kajimoto identificeerde twee problemen waar ze momenteel aan werken: beeldvorming en afstand. Momenteel is het project te simpel voor het dagelijkse leven, zegt hij. FRS kan ingewikkelde vormen niet begrijpen. We moeten een manier vinden om objecten te vereenvoudigen zonder het systeem te symboliseren.

Het systeem heeft momenteel ook geen dieptewaarneming. Het kan objecten op ongeveer 6 meter afstand detecteren, maar de stimulatie verandert niet naarmate de gebruiker dichterbij of verder weg van het object komt. Het team van Kajimoto werkt aan het meten van afstand door een stereoscopisch systeem te bouwen met twee of drie camera's.

Bij SIGGRAPH had ik de kans om de FRS op twee verschillende manieren te testen. Eerst zat ik tegenover een muur om er zeker van te zijn dat er geen andere objecten in zicht waren. Vervolgens werd er met twee stokken voor de camera gezwaaid. Ik kon letterlijk de stokken op mijn voorhoofd voelen; terwijl ze bewogen of van richting veranderden, veranderde het gevoel op mijn voorhoofd. Het gevoel was trillend, alsof mijn voorhoofd een massage kreeg, en hoewel het enigszins ongemakkelijk was, was het niet pijnlijk.

De tweede test betrof lopen. De onderzoekers elimineerden andere perceptuele afleidingen, of geluiden, in de kamer door een sectie af te sluiten, en ze vervingen de standaardcamera in de eerste test door een infraroodcamera. Toen sloot ik mijn ogen en liep door de kleine kamer, in een poging twee palen te ontwijken. Hoewel ik een beetje wiebelde en af ​​en toe mijn arm uitstak voor begeleiding, slaagde ik erin om nergens tegenaan te stoten.

Zoals je kunt zien, is afstand een belangrijk element om van FRS een bruikbaar apparaat te maken, maar nog belangrijker is training, zegt Kajimoto. Hij gelooft dat mensen met een visuele beperking het misschien gemakkelijker hebben met het apparaat dan ziende mensen zoals ik. Blinden hebben een veel scherper tastgevoel en kunnen daarom objecten met verschillende vormen sneller detecteren, zegt hij. Momenteel worden gebruikers in Japan getraind met objecten met verschillende vormen.

Kajimoto denkt dat de FRS binnen een jaar commercieel beschikbaar zal zijn. En in 2008 hoopt hij een blinde marathonloper een FRS te laten dragen tijdens de Paralympische Spelen van Peking. – Door Brittany Sauser

zich verstoppen