De 21-jarige Nadine Duursma, derdejaarsstudent aan de TU Delft, heeft een manier gevonden om blinden een kans te geven iets te zien.
Ook al kunnen blinden er niet precies mee zien wat wij zien, de uitvinding van Nadine Duursma geeft hoop. Duursma ontwierp een kunstoog dat in staat is waarnemingen te doen en deze vervolgens naar de hersenen te sturen. Ze noemt het door haar ontworpen prototype de ‘Camera Glass Eye’, oftewel CG Eye.
Waarom je beter voor drie dagen boodschappen kunt doen dan voor een hele week
‘Weggooien is zonde’, meldt de supermarkt als een product bijna over de datum is. Klopt, maar zodra aan het woord ‘afva ...
Hoe is het mogelijk met een kunstoog te zien?
‘In het kunstoog van de ‘patiënt’ bevindt zich een kleine camera, die een film maakt van de omgeving. De camera stuurt dat beeld naar een videoprocessor, die de patiënt als een soort walkietalkie aan de broek draagt. Via een programma wordt het beeld omgezet in elektrische impulsen, die worden teruggestuurd naar het kunstoog. In het kunstoog zit een elektrodenplaat, die verbonden is met lichtgevoelige cellen. De zenuwimpulsen worden afgegeven met kleine elektrische schokken; die gaan naar de hersenen, waar ze worden verwerkt tot een beeld.’
Zien is dus meer een gevoel?
‘Een menselijk oog heeft ongeveer 90 miljoen staafjes die lichtintensiteit waarnemen, en 4,5 miljoen kegeltjes die kleur en contrast registreren. De elektrodenplaat bestaat uit 12 x 20 elektroden, waarbij elke elektrode verbonden is met een staafje. Het beeld dat de patiënt ziet, is hierdoor van mindere kwaliteit dan wat je met een normaal oog kunt zien. Het is vergelijkbaar met pixelbeeld van 12 x 20 pixels in zwart-wit. Hierdoor is het lastig om objecten te onderscheiden, tenzij je iets dichterbij staat. Maar het is al een enorme verbetering in vergelijking met helemaal niks zien.’
Kan de elektronica door het menselijke afweersysteem worden afgestoten?
‘Die kans is aanwezig, vergelijk het bijvoorbeeld met een cochleair implantaat (gehoorapparaat). In mijn eerste ontwerp zat de elektrodenplaat op de lichtgevoelige cellen van het oog, maar daar is het lastig om te opereren en de kans op afstoting door het lichaam is groot. Ik heb met verschillende wetenschappers contact gehad en we hebben die risico’s verminderd door de elektroden direct in het brein te plaatsen. Deze technologie is al iets verder ontwikkeld en wellicht toepasbaar in de toekomst.’
Heeft ieder mens met een gezichtsbeperking gelijke kansen op een succesvol kunstoog?
‘Nee, het hangt samen met de bloedgroep en de andere cellen in het oog. Voor echt gebruik zou er ook nog meer onderzoek naar gedaan moeten worden.’
Is het mogelijk met het CG Eye scherper en meer te zien dan met het menselijke oog?
‘De resolutie van CG Eye wordt bepaald door het aantal elektroden, waarbij elke elektrode is verbonden met een van de staafjes in het oog. Daardoor kun je nooit scherper zien dan het menselijke oog. Zo’n zware camera zou ook niet in een kunstoog passen. Theoretisch zou je wel meer details kunnen waarnemen door in te zoomen met de camera, net als bij een verrekijker. Ook zou je de camera kunnen vastmaken aan de achterkant van je hoofd, waardoor je kunt zien wat er achter je gebeurt. Of je kunt je kunstoog ergens neerleggen en zien wat er gebeurt op plekken waar je niet bent.’
Zou je met CG Eye infrarood en ultraviolet licht kunnen zien?
‘Ultraviolet licht wordt geblokkeerd door de lens. Desondanks kunnen onze lichtgevoelige cellen dit licht wel waarnemen. Als je de camera vervangt door een ultraviolet camera, zou het in theorie mogelijk moeten zijn ultraviolet licht te zien.
Infrarood licht of warmtestraling is lastiger. Zelfs wanneer onze lichtgevoelige cellen in staat zouden zijn dat waar te nemen, kun je niet de warmtecontouren van andere mensen zien, omdat de warmtestraling van je eigen lichaam veel sterker is dan die van het beeld.’
Je studeert lucht- en ruimtevaarttechniek, maar bent nu in de medische hoek beland. Hoe dat zo?
‘Zelf heb ik niet de beste ogen en mijn tante heeft retinitis pigmentosa, het verschijnsel waarbij lichtgevoelige cellen in het oog stapvoets afsterven, waardoor ze langzaam blind wordt. Ik wil mensen zoals mijn tante helpen, vandaar de keuze voor dit onderwerp.
Toen ik een studie moest kiezen, ben ik ook bij geneeskunde gaan kijken, maar die studie vond ik te veel reproductie van de theorie. Vandaar dat ik voor een technische opleiding heb gekozen. In de toekomst hoop ik mijn medische interesse met de ruimtevaart te combineren, bijvoorbeeld door hulpmiddelen te ontwikkelen voor astronauten in het internationaal ruimtestation, om de negatieve effecten van gewichtloosheid op het lichaam tegen te gaan.’
Ondanks je leeftijd timmer je al aardig aan de weg. In 2017 won je de prestigieuze KNAW Onderwijsprijs, voor de beste vwo-profielstukken.
‘Mijn middelbare school had de inzending gedaan, totaal onverwacht. Toen ik begon aan mijn profielwerkstuk en een begeleider zocht, zeiden een paar biologiedocenten zelfs dat het niet zou gaan lukken. Dan doe ik het toch lekker zelf, dacht ik toen. Toen ik hoorde dat ik genomineerd was en vervolgens won, stond ik echt te springen.
Je kreeg een beurs om een half jaar aan te studeren. Je koos ervoor om naar Princeton te gaan, in de Verenigde Staten. Waarom?
‘Ik wilde graag bredere kennis ontwikkelen op andere vakgebieden dan lucht- en ruimtevaart, dus koos ik voor entrepreneurship, leadership, & teaching. De campus met de oude gebouwen is prachtig, de klassen zijn klein, wat het onderwijs persoonlijker maakt en de leeromgeving is stimulerend: de studenten zijn gemotiveerd en proberen zo veel mogelijk uit zichzelf te halen.’
Dit artikel verscheen eerder in Het Parool.