- Toekomstbeeld
- |
- Technologische innovatie
- |
- po
- vo
- mbo
Neurotechnologie in het onderwijs – voorbeelden van mens-computerinteractie
Neurotechnologie biedt serieuze kansen. Met deze opkomende technologie kan het brein worden gestimuleerd, afgelezen, geanalyseerd en aangestuurd. Neurotechnologie heeft de potentie leerlingen en studenten te ondersteunen bij hun ontwikkeling en leeropbrengsten te verhogen. Ook kan het bijdragen aan inclusiever onderwijs dat meer aansluit op de behoeftes van leerlingen en docenten. Door de enorme en enorm interessante mogelijkheden, leggen de ‘big tech’-bedrijven zich hierop toe. Maar de technologie brengt ook ethische vraagstukken met zich mee.
Door Els Booij, Wietse van Bruggen
Hoe kunnen we neurotechnologie in de toekomst inzetten? In dit artikel geven we voorbeelden.
Nu al over nadenken
Neurotechnologie is een onderwerp om nu al over na te denken en over in gesprek te gaan. Hoe kun je het in de (nabije) toekomst gebruiken op school en hoe kun je met behulp van neurotechnologie je onderwijs kwalitatief beter maken? Maar ook: waarvoor is het minder geschikt en welke nadelen kleven er aan de inzet van neurotechnologie in de klas? Veel ideeën en mogelijke innovaties zijn nog in de onderzoeksfase. Er zijn interessante ontwikkelingen en zelfs al enkele producten op de markt, maar van brede toepassing op school is nog geen sprake.
Om jezelf een beter beeld te vormen van de rol die neurotechnologie kan gaan spelen, schetsen we in dit artikel drie toekomstbeelden.
-
Voorbeeld 1: Beter zelfinzicht
Nam is een nieuwsgierige middelbareschoolleerling. Hij raakt best snel gestrest en is ook gauw afgeleid, maar hij weet nooit zo goed wanneer. En op het moment dat hij dit wel herkent, begrijpt hij eigenlijk niet goed waarom het gebeurt.
Met een headset hoopt hij te ontdekken op welke momenten hij precies gestrest is of afgeleid, en vooral ook waarom. De headset bestaat uit een hoofdband in combinatie met een smartwatch. Hierop kan Nam breindata en fysiologische data zien. Met de hoofdband worden Nams hersenen gemonitord, met de smartwatch worden zijn hartslag en transpiratie geanalyseerd. Een week lang draagt Nam de hoofdband en smartwatch. Via een app op zijn smartphone ziet hij in een dashboard op welke momenten van de dag hij veel of weinig last van stress had. In een logboek houdt Nam zijn ervaringen bij.
Na een week kijkt Nam eens goed naar de data. Hij vergelijkt de momenten op de dag waarop hij veel of juist weinig stress had. Het valt Nam op dat hij bij sommige leraren meer gestrest is dan bij andere. En als hij de avond voor een schooldag voor het slapengaan veel op zijn smartphone heeft gezeten, is zijn aandacht tijdens de lessen duidelijk minder. Wat ook weer voor meer stress zorgt. Stiekem wist Nam dit wel, maar de data bevestigen zijn vermoedens. Nam vertelt zijn bevindingen aan zijn mentor en ze bespreken wat hij zou kunnen doen om te dealen met stress en afleidingen op school.
-
Voorbeeld 2: Concentratie verhogen
De toetsweek komt er weer aan. Jan kan zich nooit zo goed concentreren en is snel afgeleid als hij zit te blokken voor een toets. Er zijn zo veel andere zaken waar hij liever mee bezig is… Maar hij wil natuurlijk wel graag goede cijfers halen. Gelukkig heeft Jan op het internet een headset gevonden die hem zou kunnen helpen. Door middel van neurostimulatie beïnvloedt de headset het gedeelte van zijn hersenen waar het concentratievermogen zit. Voor zijn gevoel kan Jan hiermee zijn aandacht beter bij de lesstof houden en hij denkt dat hij zich zo beter kan voorbereiden voor de toetsweek. Dat hoopt hij in ieder geval wel.
Andere leerlingen uit zijn klas, die zich eigenlijk prima kunnen concentreren, gebruiken ook zo’n headset. Elise doet dit bijvoorbeeld zodat ze nog efficiënter kan leren en zo nog betere cijfers kan halen. Dat is ook de belofte van de fabrikant. Jan vraagt zich weleens af wat er zou gebeuren als de headset kapotgaat. Hij wordt er een beetje zenuwachtig van. De headset is niet goedkoop, dus hij kan niet zomaar een nieuwe kopen. Wordt hij niet te afhankelijk van deze technologie om nog zelfstandig goed te kunnen leren?
-
Voorbeeld 3: Beter lezen met dyslexie
Lisa zit op de basisschool en is dyslectisch. Lezen kost haar veel energie en ze voelt zich er nogal onzeker over. Haar ouders lezen over een onderzoek waarbij met behulp van neurotechnologie de effecten van dyslexie worden tegengegaan. Zou dit niet ook iets voor Lisa zijn? Ook de school is benieuwd naar de effecten van de technologie, want er zijn meer leerlingen op school met leesproblemen en die zou de school graag helpen.
Lisa’s ouders en de school nemen contact op met de onderzoekers, en… Lisa kan deelnemen aan het onderzoek! Ze krijgt een headset op die een deel van haar hersenen stimuleert, dat moet helpen haar beter te laten lezen. Het is wat ingewikkeld, maar het komt erop neer dat de activiteit van een gedeelte van de hersenen wordt gesynchroniseerd met een trilling op een bepaalde frequentie.
Als Lisa nu een tekst leest, merkt ze dat het echt makkelijker en beter gaat. Ook leest ze sneller. Haar leraar en ouders merken ook dat het Lisa echt helpt, en dat Lisa steeds meer zelfvertrouwen krijgt. De effecten op de lange termijn zijn nog onzeker, want werkt dit alleen als Lisa de headset draagt, of gaan haar hersenen zich hierdoor zo ontwikkelen dat Lisa minder of zelfs geen last meer heeft van dyslexie? Dat zou natuurlijk geweldig zijn.
Volwassenheid van de technologie
Bij deze drie toekomstschetsen worden verschillende technologieën in samenhang met elkaar gebruikt. Om je een idee te geven van de volwassenheidsfase waarin ze zich bevinden, hebben we hieronder deze technologieën beschreven en geven we een aantal voorbeelden van de zaken die dankzij de technologieën mogelijk worden.
Technologieën
Brein-computerinterfaces (BCI)
De hersenen geven constant signalen af. Een brein-computerinterface kan deze signalen detecteren (input) en de informatie met algoritmes registreren en analyseren. Op basis van deze analyse bepaalt de BCI de vervolgstap. Er vindt een actie plaats (output), zoals het laten bewegen van een externe robotarm. Of de BCI stuurt bijvoorbeeld een signaal naar de hersenen, waardoor iemand zich beter kan concentreren. In de toekomstschetsen zien we dat brein-computer interfaces worden gebruikt om leerlingen te helpen bij concentratieproblemen, om zichzelf beter te leren kennen en om aansluiting te vinden op school en in de maatschappij. BCI’s kunnen ook nuttig zijn voor onderzoek om het onderwijs te verbeteren. Er is wel wetenschappelijke belangstelling – ook bij techbedrijven – maar echt brede belangstelling is er nog niet. De technologie is nu niet productief inzetbaar of commercieel levensvatbaar.
Artificial Intelligence (AI)
Artificial Intelligence (AI) heeft betrekking op systemen of machines die onze intelligentie nabootsen om taken uit te voeren. Tijdens dat proces kunnen ze zichzelf verbeteren op basis van verzamelde informatie. Zonder AI werken brein-computer interfaces niet. Signalen moeten worden geanalyseerd en ontdaan van ruis, en de werking van het apparaat moet op het individu worden afgesteld. Hierbij worden technieken als machine learning gebruikt. Vaak zijn dergelijke technieken nodig om de data van een individu zo accuraat mogelijk te kunnen gebruiken. In de voorbeelden in deze toekomstschets is dit ook het geval. AI kan ook worden gebruikt om door middel van spraaktechnologie een stem te simuleren. Spraaktechnologie wordt steeds geavanceerder. De eerste succesverhalen hebben veel enthousiasme losgemaakt. Maar deze verwachtingen overstijgen de daadwerkelijke mogelijkheden en daarom wordt AI door sommigen nog een hype genoemd.
Wearables
Via de sensoren in wearables – zoals smartwatches, hartslagmeters en oordopjes, maar ook VR- en AR-brillen – kunnen we proberen iets te concluderen over de mentale staat van de drager. Dat gebeurt nu al fysiek, door het meten van bijvoorbeeld de hartslag en transpiratie. De draagbare technologie kan worden gebruikt in combinatie met brein-computerinterfaces. Bij dit soort apparaten zijn er nog grote verschillen in de nauwkeurigheid, waarbij BCI’s voor medische doeleinden een stuk betrouwbaarder zijn. Maar deze zijn anderzijds minder comfortabel dan wearables voor consumenten. De kans dat brein-computerinterfaces op termijn samensmelten met wearables lijkt aanzienlijk. Het enthousiasme is groot, maar breed gedragen toepassingen voor neurotechnologie zijn er nog niet.
Aandachtspunten & tips
Zorgt neurotechnologie voor meer inclusiviteit?
Een pasklaar antwoord over het wel of niet inzetten van neurotechnologie bij mens-computerinteractie is er niet. En discussie erover is noodzakelijk. Voor sommige leerlingen en studenten zou de inzet van neurotechnologie kunnen betekenen dat ze weer of makkelijker kunnen deelnemen aan het onderwijs en de samenleving. Meer inclusiviteit dankzij technologie dus. Tegelijkertijd zijn wellicht grenzen nodig. Willen we bijvoorbeeld dat neurotechnologie alleen wordt ingezet bij mensen met een probleem of aandoening, of willen we ook mensen kunnen verbeteren en nieuwe mogelijkheden geven? En is deze technologie alleen beschikbaar voor degenen die het kunnen betalen, of moeten we ervoor zorgen dat iedereen in onze samenleving er gebruik van kan maken?
Blijf experimenteren
Bij de inzet van deze technologieën is het goed – en meestal noodzakelijk – om samen te werken met onderzoekers. Neurotechnologie inzetten in het onderwijs is in heel veel gevallen nog zeer experimenteel van aard. Van een brede inzet en implementatie kan dan ook nog geen sprake zijn. Toch kan het voor veel leerlingen in potentie enorm veel betekenen. Meer onderzoek is noodzakelijk om deze technologie een goede bestaansbasis te geven. Met aandacht voor onvoorziene effecten van neurotech.
Creëer geen keurslijf
Niet iedereen hoeft hetzelfde te zijn; het creëren van een eenheidsworst is niet het doel. Maar dat risico kleeft wel aan de inzet van neurotechnologie. Als deze breed beschikbaar is lijkt het op een keurslijf waar iedereen in moet passen om ‘normaal’ te zijn. We moeten ons afvragen of we allemaal in zo’n keurslijf moeten worden gestopt. Wat is eigenlijk normaal? Zijn mensen niet juist interessant omdat ze verschillend zijn? Hoe we hiermee (willen) omgaan, kan per toepassing en individu verschillen.
Volg de trends en ga erover in discussie
In de ontwikkelingsfase waarin neurotechnologie zich bevindt, is het nog onduidelijk hoe de technologie en de toepassingen zich zullen ontwikkelen. Nu al een oordeel vellen over de technologie is dan ook lastig. Wel is het belangrijk de trends te volgen en ons bewust te zijn van de toepassingsmogelijkheden.
Neurotechnologie ligt in het verlengde van technologieën die al verder zijn in hun ontwikkeling en al breder zijn verspreid. Af en toe duikt de technologie op in de media. Je kunt je dus al een mening vormen over neurotechnologie, erover praten en landelijke discussies aanjagen of beïnvloeden. Fundamenteel wetenschappelijk onderzoek is weliswaar mogelijk, maar het is weinig zinvol om daar op korte termijn concrete toepassingen van te verwachten. Toch is het goed om al te kunnen sturen op de richting waarin de producten en diensten zich ontwikkelen. Daarom is het van belang om nu al met beleidsmakers en leveranciers aan tafel te zitten over deze ontwikkelingen.