Je leest:

Kijk mam, zonder handen!

Kijk mam, zonder handen!

Gamen met je hersengolven

Auteur: | 26 april 2010

Vergeet die Wii, Playstation Move en Kinect: in de toekomst bestuur je games met hersengolven. Je hoeft maar aan een commando te denken, en je spelfiguur voert het uit. Tenminste, dat zeggen hersenwetenschappers van de Universiteit Twente. De geruchten gonzen al een tijdje, daarom vond Kennislink het tijd om zelf de proef op de som te nemen.

Terwijl ik het riempje van klittenband onder mijn kin vastmaak, voel ik iets scherps door de badmuts op mijn hoofd prikken. “Ik breng nu met een spuit de geleidende gel aan op je schedel. Geen zorgen, ik prik niet door je hoofdhuid heen”, zo stelt cognitief psycholoog Christian Mühl me gerust.

Cognitief psycholoog Christian Mühl spuit geleidende gel in een gat van de EEG-badmuts. Zometeen stopt hij er een paar elektroden in. Deze elektroden gaan mijn hersengolven meten en geven ze door aan een computer. Als het goed is game ik dan met mijn gedachten.

In de weerspiegeling van de computermonitor zie ik een stel draden uit de badmuts steken die naar een kastje op tafel gaan. Mühl steekt de laatste draad in de muts en wijst naar een bewegend golfpatroon op de monitor. “Kijk, dit zijn de alfagolven van je brein. Dit golfpatroon bepaalt of je in een beer verandert of in je elfenvorm blijft.” Ik knik ongeduldig tijdens Mühl’s uitleg over alfagolven (zie kader verderop), en als hij uitgepraat is duik ik eindelijk in de spelwereld van alpha World of Warcraft.

Ik bevind me op het lab van de groep Human Media Interaction (Mens-media interactie, HMI) van de Universiteit Twente. Hier doet een groep psychologen, computer-deskundigen en game-ontwerpers onderzoek aan braingaming, het spelen van computerspellen met je hersenen. Nou ja, eigenlijk is ‘besturen’ een beter woord. Want in plaats van knoppen te gebruiken, is het de bedoeling dat het spel de commando’s opvolgt die ik in mijn hoofd geef.

Eén van de spellen waar de HMI-groep aan werkt is World of Warcraft (WoW). Hun versie, waarin het patroon van de alfagolven van je brein invloed hebben op de besturing, noemen ze heel toepasselijk alpha World of Warcraft.

Pak slaag

In het immens populaire multiplayer online spel wacht een goedgevormd elfenmeisje me op. Op mijn commando (dat ik met de pijltjestoetsen geef) gaat ze de bossen in, op zoek naar monsters die ze kan afslachten. Het duurt niet lang voordat we het eerste beest tegenkomen: een harige beer met een gewei op zijn kop die op twee poten loopt. Het is een Moonkin, en hij gaat me gelijk te lijf! Maar het elfenmeisje heeft alleen een lange wandelstok: hoe verdedig ik me hiertegen?

Achter me zegt Mühl: “Nu! Nu moet je je druk maken. Ben je gestresst, dan kan je je beter verdedigen!” Ik voel inderdaad de stress oplopen terwijl mijn elfje in elkaar geslagen wordt. Pas als mijn levensbalk ongeveer voor de helft leeg is gebeurt het: het elfenmeisje verdwijnt en in haar plaats verschijnt een grote grijze beer. Kijk, dat lijkt er meer op! De beer zet gelijk zijn klauwen in de Moonkin, en in een mum van tijd heb ik met mijn vijand afgerekend.

Ik kijk om me heen: zijn er nog meer vijanden die ik in mijn beervorm een pak slaag kan verkopen? Ja, daar in de verte loopt nog zo’n kreng. Ik zet het op een lopen, maar als ik bijna bij de nieuwe Moonkin ben gaat het mis. Vlak voordat ik de eerste klap wil uitdelen verandert de beer weer terug in een elf! Jammer genoeg heb ik me tussen de twee gevechten door niet genezen. Het lukt me niet om op tijd terug te veranderen in een beer en mijn elf legt dan ook het loodje.

Wat gebeurde er nou? Mühl vraagt: “Was je tijdens het rennen alleen gefocust op de nieuwe vijand, of keek je ook een beetje naar de omgeving?” Nu je het zegt, het bos zag er gedetailleerd uit. Ik heb wel even rondgekeken ja. “Dan ben je waarschijnlijk gekalmeerd. Daardoor veranderde het patroon van alfagolven in je brein en veranderde je weer terug in een elf.” Dus alleen een gestresst brein maakt kans om in de meedogenloze wereld van WoW te overleven.

Versieren en daten

Dit meten van emoties en gemoedstoestanden heet volgens Mühl Passive Brain-Computer Interface (passieve brein-computer verbinding, PBCI). De gebruiker heeft weinig tot geen controle over de signalen die hij naar de computer stuurt, deze zijn volledig afhankelijk van zijn humeur op dat moment. Die ‘humeurgolven’ zijn lastig te meten, maar dankzij eerder hersenonderzoek weten we inmiddels dat de kracht van de alfagolven rond je pariëtale kwab onder je kruin te maken heeft met aandacht en stress (zie kader). Mühl denkt dat deze signalen voldoende overeenkomen met een spelsituatie om het te gebruiken voor braingaming.

Alfagolven

Hersencellen geven signalen aan elkaar door met elektrische stroompjes. Deze stroompjes kan je meten met elektro-encefalografie (EEG). Op het scherm vertaalt zo’n meting zich in een golfpatroon. Stem je af op golven met een frequentie van 8-12 Hertz (golfbewegingen per seconde), dan heb je de alfagolven gevonden.

Wikimedia Commons

Een brein dat hoge alfagolven uitzendt is op een passieve manier alert. Worden de alfagolven kleiner, dan neemt de hersenactiviteit af tussen de cellen die hiervoor verantwoordelijk zijn. In de praktijk is het brein dan bezig met hogere hersenfuncties zoals strategisch denken. Is de situatie die strategisch denken vereist voorbij, dan wordt het brein weer passief alert en stijgen de alfagolven weer op het scherm.

Deze ‘emotionele besturing’ hoeft natuurlijk niet alleen op stress te gaan; je kunt elke emotie gebruiken als commando in een spel, mits je weet hoe je die emotie uit moet lezen op een EEG. Dan kunnen spellenmakers volgens Mühl hun fantasie de vrije loop laten gaan.

Zo noemt hij bijvoorbeeld een spel waarin iedereen negatief op je reageert als je chagrijnig bent. Zo dwingt de game je om vrolijk te worden. Ideaal na een dag hard werken! Of een spel waarin je iemand moet versieren en daten. Als je nerveus bent, is je slagingskans een stuk lager. Mühl zegt dat deze game verlegen mensen kan trainen om van hun nervositeit of te komen. Zo wordt gamen bijna therapeutisch.

Als een Jedi

Na een kwartier met wisselend succes alpha-WoW te hebben gespeeld mag ik een stoeltje opschuiven, naar een laptop met een zwart en een wit schaap op het scherm. Ik ga me vermaken met Shepherding (schapen hoeden), een spel dat is ontworpen door Gido en Michel, twee masterstudenten die stagelopen bij de HMI-groep. Nadat Michel me voorbij het opstartscherm heeft geklikt zie ik een scherm vol schapen, drie herdershonden en een aan drie kanten afgezette omheining waar ik de schapen in moet jagen.

Gido en Michel instrueren me om mijn aandacht op één van de honden te focussen. Ik moet de muis naar de plek bewegen waar ik de hond naartoe wil sturen en dan klikken. Prima. Ik zoek een plekje waar veel schapen staan, kijk naar één van de honden en klik. Ineens beginnen de honden wild te knipperen! Je zou er spontaan een epileptische aanval van krijgen.

Michel lacht: “Ja, dat gebeurde jaren geleden toch in Japan met die Pokémon tekenfilm? Onze proefpersonen hadden in elk geval nergens last van.” Dan legt hij uit hoe het systeem werkt: alle drie de honden knipperen met een nét iets andere snelheid. Elk knipperpatroon resulteert in een uniek hersengolvenpatroon vanuit de visuele cortex. Een elektrode bij die cortex meet het patroon en geeft dit door aan het spel. Het spel probeert het patroon dan aan de juiste hond te koppelen zodat die hond op de schapen af rent.

Deze vorm van braingaming heet Actieve BCI (ABCI), zo legt de Turkse computerdeskundige Hayrettin Gürkök me uit. Waar Mühl vooral aan PBCI werkt, houdt Gürkök zich bij HMI bezig met de actieve versie. Hij legt uit dat ABCI de controle in de handen (of beter gezegd, het hoofd) van de gebruiker legt. Denk aan een commando, en de computer probeert dit op te volgen.

Bij ABCI speelt verbeelding een grote rol: verbeeld je dat je je rechterhand beweegt, dan pikt de EEG de hersengolven op vanuit je motorcortex die met deze beweging gepaard gaan. In het begin sta je volgens Gürkök nog als een Jedi met je handen te wapperen, maar na wat training kan iedereen zijn digitale handen bewegen zonder een echte vinger te verroeren.

Tenminste, dat is de theorie. Want hoewel braingaming een prachtige manier is om verlamde mensen weer een vorm van bewegingsvrijheid te geven, is het voor gezonde mensen ronduit frustrerend. Volgens Gürkök pikt de EEG drie van de tien keer het verkeerde signaal op. Dan beweegt misschien de verkeerde hand, de voet of doet het digitale poppetje helemaal niets. Ook kost het de computer enkele seconden om een commando te verwerken. In een actief schietspel lig je dan al languit.

Gürkök zegt dat dit vooral een kwestie van trainen is. Niet zozeer van jezelf, maar van de computer. ABCI (en tot op zekere hoogte ook PBCI) werkt met lerende algoritmes. Na een tijdje oefenen snapt de computer steeds beter welke hersengolven bij welke actie horen. De golfpatronen zijn bij elke persoon net iets anders, zodat de computer aan elke nieuwe gebruiker eventjes moet wennen.

BrainGain

Desgevraagd zeggen Gürkök en Mühl dat braingaming nog een hele lange weg te gaan heeft. Dat komt vooral door de lage resolutie van draagbare EEG-apparaten. De headsets moeten elektrische signaaltjes oppikken uit een klein hersengebiedje; een halve centimeter ernaast, en het signaal klopt niet meer. Maar ze hebben te maken met ruis van andere hersenfuncties, een beperkt aantal elektroden op zo’n headset en het schedeldak dat in de weg zit.

Gürkök is dan ook niet heel enthousiast over de braingames die nu al te koop zijn. Hoewel daar verandering in komt, mede door de metingen van hersengolven te combineren met bijvoorbeeld gezichtsuitdrukkingen. Kijk je boos, dan valt je karakter aan. Een goed voorbeeld van zo’n werkende headset is de EPOC van het Australische bedrijf Emotiv, die sinds eind 2009 op de markt is.

In Nederland werken universiteiten samen met bedrijven Philips, Siemens en TNO in het BrainGain consortium om braingaming te ontwikkelen. Met geld vanuit de Ministeries van Economische Zaken en Onderwijs, Cultuur en Wetenschap wil men niet alleen spellen ontwikkelen, maar ook verlamde patiënten helpen om zich weer in de maatschappij te kunnen handhaven.

High-tech badmuts

Maar even terug naar braingaming: hoe lang gaat dit onderzoek nog duren? “Net zo lang totdat het leuk is”, is het verrassende antwoord van stagiair Michel. “Dat is ook het doel van ons onderzoek, uitzoeken of mensen het leuk vinden om met BCI te gamen.”

En dan wordt mij duidelijk dat er nog genoeg te doen is. Want misschien ben ik te ongeduldig, maar het schapen hoeden lukt me voor geen meter. Eén op de vijf, zes keer selecteert het spel de goede herdershond. Telkens als ik een schaap bijna de omheining in heb gedreven, pakt het spel de verkeerde hond en weet het schaap weer te ontsnappen. Na tien minuten spelen wordt het ronduit frustrerend. Ik bedank Michel en Gido, haal de badmuts van mijn hoofd en maak me klaar om te vertrekken.

Voordat ik weg ga vraagt Mühl wat ik ervan vond. Ik vertel hem respectvol dat hij nog behoorlijk wat werk voor de boeg heeft. Hij glimlacht en knikt begrijpend. We spreken af dat ik over vijf jaar nog eens terug kom om zelf te beoordelen wat de vorderingen zijn. Ik hoop alleen wel dat ze dan een wat meer high-tech alternatief voor die badmuts hebben bedacht.

Lees meer over gamen op Kennislink

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/gamen/game/index.atom?m=of", “max”=>"5", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 26 april 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.