Zien met je oren

Zien met je oren

Dat we onze oren gebruiken om de omgeving direct of indirect waar te nemen is duidelijk. Het tijds- en volumeverschil waarmee geluidsgolven onze oorschelpen binnenkomen, maakt het onze hersenen mogelijk vrij exact de oorsprong van geluid te lokaliseren. Maar het is minder bekend dat het mogelijk is om een werkelijk beeld van de omgeving te krijgen door slechts gebruikt te maken van een puur auditief signaal. Dit is de techniek waar The vOICe gebruik van maakt.

The vOICe (O I C? Oh I See!) is een in 1992 door de Nederlandse natuurkundige Peter Meijer bedacht systeem, dat blinden de mogelijkheid biedt om bewuster te worden van hun omgeving. Via een camera, verwerkt in een bril, worden afbeeldingen naar een computer verzonden die deze omzet in geluidsfragmenten, waarna ze door middel van een koptelefoon naar de gebruiker worden gestuurd. De geluidsfragmenten, ook wel soundscapes genoemd, bevatten zoveel mogelijk visuele informatie van de omgeving. Het idee is dat blinden met veel oefening hun hersenen zo trainen dat de soundscapes een visuele voorstelling genereren.

Dit is wellicht lastig voor te stellen, maar een vergelijkbaar gebruik van die techniek was een tijd geleden te zien bij Oprah. Ben Underwood, een Amerikaanse tiener die zijn ogen verloor aan kanker, leerde zichzelf een vorm van ‘echolocatie’ aan. Dit werkt door het uitzenden van een geluid, in Bens geval met zijn tong, waarna objecten gelokaliseerd kunnen worden door te luisteren naar de echo die van het object reflecteert. Dit is te vergelijken met de sonartechniek die dolfijnen gebruiken. Door de plasticiteit van zijn jonge hersenen en het dag in dag uit spelenderwijs oefenen van deze techniek, ontwikkelden zijn hersenen zich op een uitzonderlijke manier. Als gevolg daarvan kon hij zonder andere hulpmiddelen o.a. skeeleren en met zijn vrienden computerspelletjes spelen.

Het principe van The vOICe komt hier grotendeels mee overeen. Het is echter overbodig om zelf geluid te produceren, aangezien het systeem continu de omgeving opneemt, via een draagbare laptop analyseert en soundscapes genereert. Elke seconde wordt een genomen foto omgezet in een zwart-witafbeelding en van links naar rechts gescand (zie figuur 1). Objecten die zich links in het beeld bevinden hoort men zo eerder dan de objecten rechts daarvan. Pixels die fel (wit) zijn klinken harder dan donkere pixels en wanneer de pixel zich hoog in de afbeelding bevindt, hoort men een hogere frequentie dan wanneer een pixel zich laag bevindt. Meerdere rijen pixels worden tegelijkertijd omgezet in specifieke frequenties en geluidssterkte en vervolgens samengevoegd tot een soundscape van ongeveer een seconde. Op deze manier wordt er continu informatie in de vorm van geluid vanuit de laptop via stereo-oordopjes naar de persoon gestuurd.

Figuur 1
Figuur 1: Een zwart-witafbeelding wordt omgezet in een soundscape.

Het handige van dit programma is dat het gratis te downloaden valt van de website. Door gebruik te maken van een webcam als camera is het mogelijk thuis een goede indruk van dit systeem te krijgen. Wat echter direct duidelijk wordt, is dat het erg moeilijk is om bij te houden wat er gebeurt. Een van de grootste struikelpunten voor de gebruikers is dat het onmogelijk is om op normale snelheid te bewegen wanneer er bewust nagedacht moet worden over het geluid dat binnenkomt. Slechts door intensieve training wordt het mogelijk dit proces onbewust, en daardoor sneller, plaats te laten vinden.

Het is deze overgang van bewuste naar onbewuste verwerking waar onvoldoende kennis over is. In sommige gevallen, zoals gerapporteerd op de site, geven blinden aan dat hun zicht verbetert of deels terugkeert. Dit is een geweldige ervaring voor de gebruikers, maar het is bijzonder lastig om de mate van terugkerend zicht bij de blinden onderling te vergelijken. Daarnaast is het gebrek aan kennis van de exacte onderliggende neurologische processen een groot gemis en wellicht een verklaring voor het niet doorbreken van dit systeem. Dit valt deels te vergelijken met de introductie van deep brain stimulation, een zeer succesvolle methode om het heftige trillen van de ledematen bij de ziekte van Parkinson tegen te gaan. De exacte werking hiervan was jarenlang nog onderwerp van discussie, waardoor het bijna tien jaar heeft geduurd voordat de operaties volledig werden goedgekeurd. Hoewel een van de sterke punten van The vOICe juist is dat operaties niet nodig zijn, zal er meer onderzoek gedaan moeten worden naar de cognitieve werking wil het systeem volledig geloofwaardig overkomen.

Uit verscheidene onderzoeken (Gougoux et al., 2005; Amedi et al., 2006; Rauschecker en Korte, 1993) wordt echter steeds duidelijker dat de plasticiteit van de hersenen, zelfs op latere leeftijd, bijzonder is. Het is bekend dat de auditieve cortex expandeert wanneer de visuele cortex niet of minder gebruikt wordt. Dit heeft als gevolg dat er in de schedel zo min mogelijk ongebruikte ruimte overblijft en overblijvende zintuigen meer verbindingen kunnen leggen. Waarschijnlijk is dit ook deels een verklaring waarom blinden vaak beter kunnen horen. Het PET-scanonderzoek van Gougoux et al. laat dan ook zien dat blinden beter zijn in het lokaliseren van geluiden, een nuttige eigenschap wanneer het gebruik van The vOICe aangeleerd moet worden. Opmerkelijk genoeg blijkt dat bij blinden ook de visuele cortex extra activiteit vertoont ten opzichte van geblinddoekte niet-blinden. Dit wijst er mogelijk op dat bij een visuele representatie van de omgeving de visuele hersengebieden bij blinden anders worden ingezet dan bij ziende mensen. Dat is een belangrijk startpunt voor de neurologische onderbouwing van de technologie.

Een aansluitend onderzoeksgebied naar de plasticiteit van de hersenen is dat van synesthesie. Dit is een proces waarbij bepaalde stimuli additionele sensorische ervaringen veroorzaken in een ander zintuig dan waar de stimuli werden waargenomen. Ongeveer een op de drieëntwintig mensen ervaart bij het horen van een letter of getal ook een visuele kleurervaring. Hoewel dit de meest voorkomende variant is, beperkt synesthesie zich niet alleen tot een verband tussen horen en zien, maar zouden in theorie alle vormen van sensorische waarneming invloed op elkaar kunnen hebben. Huidig onderzoek suggereert dat baby’s nog ongedifferentieerde hersengebieden hebben voor deze sensorische waarnemingen. Sensorische waarnemingen uit alle zintuigen komen tegelijk binnen en verspreiden zich over hersengebieden die zich pas op een latere leeftijd (vier tot zes maanden) specialiseren in de zintuiglijke stukken van de cortex. In het geval van mensen die op latere leeftijd nog synesthetische ervaringen hebben, is het mogelijk dat er nog bestaande verbindingen tussen de zintuiglijke hersengebieden worden gebruikt. Bij blinden kan dit betekenen dat deze verbindingen opnieuw geactiveerd worden doordat de auditieve input van The vOICe de visuele cortex stimuleert.

Desondanks moet The vOICe niet gezien worden als een vervangend systeem voor de blindengeleidehond of de blindenstok. Hoewel er gebruikers zijn die al korte stukken kunnen fietsen, is het systeem nog niet gebruiksvriendelijk genoeg. Een blinde leren werken met een computer is een arbeidsintensieve opgave. Daarnaast speelt natuurlijk het sociale aspect een niet te onderschatten rol. Zoals ook al duidelijk werd uit het interview met Stuart Blume in dit nummer van Blind, is het voor zintuiglijk gehandicapten van groot belang dat ze zich kunnen identificeren met hun eigen groep. Het rondlopen met een skibril, laptoptas en grote koptelefoon maakt dit er, ook bij blinden onderling, niet gemakkelijker op.

The vOICe biedt mogelijkheden op het gebied van wetenschappelijk onderzoek naar de werking van onze hersenen, integratie van de mens en technologie en het assisteren van blinden. In dit laatste geval is het wellicht de vraag of het op dit moment voldoende toevoegt in verhouding tot de sociale beperkingen en intensieve training die het met zich meebrengt. Blinden leven sneller in een sociaal isolement, mede door de manier waarop wij als zienden naar hen kijken. Hoewel een blindengeleidehond en de blindenstok maatschappelijk geaccepteerd zijn, brengt het gebruik van nieuwe technologische verbeteringen aan de mens andere sociale vraagstukken met zich mee. Misschien zijn de blinde gebruikers wel klaar om rond te lopen met The vOICe technologie, maar zijn wij dit als ziende mensen nog niet.

Noten en/of literatuur

Amedi, A., W. Stern, J.A. Camprodon, F. Bermpohl, L. Merabet, S. Rotman, C. Hemond, P.B.L. Meijer en A. Pascueal-Leone, ‘Shape conveyed by visual-to-auditory sensory substitution activates the lateral occipital complex’, in: Nature Neuroscience 10, 6, 2007, pp. 687-689.

Gougoux, F., R.J. Zatorre, M. Lassonde, P. Voss en F. Lepore, ‘A functional neuroimaging study of sound localization: visual cortex activity performance in early-blind individuals’, in: PLoS Biology 3, 2, 2005, p. 27.

Kluwin, T.N., M.S. Stinson en G.M. Colarossi, ‘Social Processes and Outcomes of In-School Contact Between Deaf and Hearing Peers’, in: Journal of Deaf Studies and Deaf Education 7, 3, 2002, pp. 200-213.

Meijer, P.B.L., ‘An experimental system for auditory image representations’, IEEE Transactions on biomedical engineering 39, 2, 1992, pp. 112-121.

Meijer, P.B.L., ‘Seeing with Sound – The vOICe’, http://www.seeingwithsound.com/, 2009 (3 oktober 2009).

Rauschecker, J.P. En M. Korte, ‘Auditory compensation for early blindness in cat cerebral cortex’, in: Journal of Neuroscience 13, 1993, pp. 4538-4548.

Proulx, M.J. En P. Stoerig, ‘Seeing sounds and tingling tongues: Qualia in synaesthesia and sensory substitution’, in: Anthropology & Philosophy 7, 1-2, 2006, pp. 135-150.

Leave a Reply

Your email address will not be published.