De fascinatie: Peter Desain

Vol van het brein

In de interviewreeks ‘De fascinatie’ gaat Vox op zoek naar wat het hart van RU-wetenschappers sneller doet kloppen. In deze aflevering duizendpoot Peter Desain. “Ik ben geen ADHD’er die ongeremd van het ene naar het andere leuke idee overspringt.”

Tekst: Ilse Schuurmans

In de ruime hoekkamer in het Spinozagebouw is eigenlijk niets persoonlijks te vinden. Het enige wat niet bij het standaardmeubilair hoort, zijn twee Billy boekenkasten en een driedimensionale uitklapkaart met Japanse huisjes. Het aantal boeken in de kast lijkt aan de lage kant voor het aantal jaren dat Peter Desain al werkzaam is bij het Nijmeegs Instituut voor Cognitie en Informatie (NICI). Laat staan voor het aantal wetenschapsgebieden waaruit hij in zijn onderzoek put. Pas verhuisd? Of gewoon erg ordelijk en in het bezit van een aan het oog onttrokken bibliotheek?
Op basis van het cv van de 51-jarige psycholoog, wiskundige, informaticus en expert op het gebied van muziekcognitie en brein-computerinteractie, die in zijn vrije tijd ook nog wel eens wat uitvindt, hadden we anders verwacht. Meer vakliteratuur, meer stoffigs, wat slingerende partituren, misschien zelfs een frivool schilderijtje. Maar ergens klopt het ook wel. Desain zelf -donkere inmiddels wat grijzende krullenbol, ringbaardje, doordringende blik – lijkt een man van vele ideeën, maar niet al te veel woorden.
Hij houdt van eenvoud, zo vertelt hij. Muziek met weinig noten, en haiku’s, Japanse drieregelige gedichtjes die kernachtig een ervaring beschrijven.
“In een paar lettergrepen alles bevatten. Dat is wel erg mijn smaak. In de kunst ook: simpel en dan nét even iets asymmetrisch. Diezelfde esthetiek heb ik met modellen maken in de wetenschap. Als theorieën goed zijn herken je ze meteen. Ik hou niet van die wollige theorieën. Een paar mooie regels formules of programmacodes die de essentie van iets weergeven zijn veel meer waard.”
Maar soms is de eenvoud meer een verlangen. Om te aanvaarden dat hij ondanks de breedte van zijn onderzoek niet alles kan doen. Of om de veelheid van afleidingen te weerstaan, zoals hij zelf schrijft in een haiku over zijn ervaringen tijdens een onderzoeksuitwisseling in Kyoto. Jaloers op de concentratie van Japanners, wier taal geen meervoud kent.

Singlemindedness
is easy for Japanese:
there is no plural

Keuzemenu
Praten met Peter Desain is af en toe zoeken. Je hebt het idee alsof er een poel van briljants onder die krullen schuilgaat. Maar het lijkt soms moeilijk om tot hem door te dringen. Het gesprek waaiert vele kanten uit. De vraag naar die ene obsessie of fascinatie leidt tot een keuzemenu van zes opties. Inhoudelijk gezien zijn dit natuurlijk zijn expertises: muziek en dan met name ritme, en de manier waarop we onze hersenen gebruiken (“Ongelofelijk mooi en complex”). Maar Desain rekent eigenlijk vooral zijn manier van omgaan met wetenschap tot zijn ‘ding’. Wetenschapsgebieden bij elkaar brengen; wetenschap toepassen; innovatieve, nieuwe dingen ontdekken; en het samenbrengen van bedrijf en wetenschap om zo’n nieuw project op gang te krijgen.
Zijn talent als generator van ideeën (“Kom toch niet steeds met al die ideeën van je”, vermaande een overladen promovendus hem ooit) maakt Desain bepaald geen eenzaam denker. Onderzoek gebeurt op z’n minst in een-tweetjes. Maar vaker gaat hij uitgebreidere samenwerkingsverbanden aan. In tegenstelling tot sommige van zijn collega’s die wel eens bezorgd informeren, vindt hij de organisatorische kant van al die contacten juist leuk. En ook de toepassingskant inclusief de bijbehorende bedrijvigheid. “Ik vind het spannend om al die partijen enthousiast te krijgen en leuk om al die touwtjes aan elkaar te knopen.” Zijn sabbatical in Stanford twee jaar terug was in dat opzicht een rijke bron van inspiratie: het ligt in het hart van Silicon Valley, waar de informatica- en IT-bedrijfjes als paddenstoelen uit de grond schieten, vaak gesponsord door de universiteit. “Ik vond het heel leuk om te zien hoe actief mensen worden van zo’n kans.” Nederland is volgens Desain – zelf in de top tien van de meest ondernemende wetenschappers – daarin nog wat te benepen. Ook als het om patenten gaat. “Ze zouden meer risico’s moeten durven nemen. In Stanford redt ook maar een op de tien bedrijfjes het, maar dan zit er één Google tussen en verdien je het dubbel en dwars terug.”

Desains bekendste werk is wellicht het in 2004 afgeronde project Music Mind Machine, waarin hij samen met Henkjan Honing van de UvA onderzoek deed naar de mentale processen die plaatsvinden wanneer iemand muziek maakt of beluistert. Zijn grootste en meest recente succes is het BrainGain project. Hierin kreeg hij de Radboud Universiteit Nijmegen, de universiteiten van Utrecht, Maastricht en Twente, TNO, een aantal grote bedrijven als Philips en Siemens, wat kleine bedrijven en patiëntengroeperingen bij elkaar om hun krachten te bundelen op het gebied van Brain-Computer en Computer-Brain Interfacing. Ofwel het aansturen van de computer met je hersenen en vice versa. Wat legio toepassingsmogelijkheden oplevert, voor zowel de gezondheidszorg en de commercie als de wetenschap. Het consortium kan voor spannende ontwikkelingen gaan zorgen in de komende zes jaar, want het kreeg in april een Smartmixsubsidie van het ministerie van EZ toegekend voor dit soort combinaties van wetenschap en bedrijfsleven, met onderzoek dat voldoet aan de vraag van de markt en de maatschappij. Desain en consorten kregen 14 miljoen euro. De partners zelf zorgen voor nog eens 10 miljoen euro.

De schoenlapper
Desain begon zijn loopbaan als vrijwilliger in een muziekstudio in Hilversum. “Ik dacht nooit dat ik in die branche een betaalde baan zou kunnen vinden. Op den duur stond ik voor de keuze: óf mijn huis uit óf toch maar een betaalde baan…”
Een baan in de wetenschap was voor hem in het begin een stap terug. Het eerste onderzoek van Desain ging over taalcognitie. Al gauw vond hij een link met de vragen die hem altijd al intrigeerden. Hoe luisteren mensen naar muziek, en kun je een computer leren naar muziek te luisteren? Zover ligt het niet eens van elkaar vandaan, volgens Desain. Ook taal heeft ritme en intonatie. Voor een deel worden dezelfde hersendelen geactiveerd bij het luisteren naar taal en muziek. Maar, waarschuwt hij, muziek is ook een uniek domein op zich. “Er zijn mensen die geen enkele stoornis vertonen in hun taalvermogen, maar niet meer in staat zijn muziek te herkennen.”
Die natuurlijke herkenning door mensen van muziek vormde precies de kern van het onderzoek in het Music Mind Machine-programma. “Wij zijn relatief zo gemakkelijk muzikaal, we tikken vrijwel automatisch met de maat mee.” Maar hoe vanzelfsprekend dat ook lijkt, toen de onderzoekers het een computer probeerden te leren, bleek dat vrijwel onmogelijk. “Vroeger had je een knopje human feel op de synthesizer, dat volkomen willekeurig tijdsduren aanpast. Maar dat slaat nergens op. Zoals je ook niet kan versnellen aan het einde van een muzikale zin, daar vertraag je juist.”
Toch proberen Desain en zijn collega Honing het menselijke gevoel voor ritme te benaderen met computermodellen. Bijvoorbeeld op het gebied van beat inductie: hoe hoort een luisteraar de tel in muziek? Menselijke mentale processen worden beschreven in algoritmes (reeksen van instructies) waarna ze in een programma gemanipuleerd en onderzocht kunnen worden.
De muzikale werkelijkheid is ingewikkelder en verrassender dan ze op het eerste gezicht lijkt. Dat is ook de moraal van het sprookje dat Desain over het onderwerp schreef om een wetenschappelijke theorie te illustreren. Een verhaal vol muziekfragmenten over een schoenlapper die drummer wil worden in een band, maar geen maat kan houden. Maar dan komt de schoenenfee, die zijn schoen betovert zodat deze automatisch de maat tikt. Zo komt hij door de auditie en hij mag meteen mee op tournee, waarna het natuurlijk wel eens fout gaat. Elk model faalt en dan is het aan de wetenschapper om het uit te breiden of te vervangen. In het sprookje is het aan de fee om als het misgaat de schoen opnieuw te instrueren. En het is aan de lezer om te leren over de regels waarmee we de beat uit muziek kunnen horen. Natuurlijk eindigt het verhaal met een lang en gelukkig leven als hij in andere, meer prinselijke schoenen ‘as if by magic’ wordt bewogen door de muziek én door de op zijn reis gevonden prinses.
“Ik heb ooit voor de grap dat sprookje op het internet gezet. Maar laatst kwam ik op een congres in Bologna, en toen werd daar opeens dat sprookje voorgedragen, uitgevoerd door een compleet orkest. Terwijl ik van niets wist. Ik was echt ontroerd. Prachtig als zoiets een eigen leven gaat leiden. Wetenschap is zo vaak duwen en trekken, het is heerlijk als dingen dan ook eens vanzelf gaan.”

Vijf jaar geleden liep je nog tegen een muur van scepsis aan, en werden je ideeën voor een project als het nu succesvolle BrainGain project afgedaan als sciencefiction. Nu gaan de lichten wel op groen. Hoe heb je dat voor elkaar gekregen?
“Je ergens in vastbijten en laten zien dat het wel kan. Doorduwen. Ik moet zeggen dat ik het altijd wel een heel spannend moment vind als iets nog net niet kan. Daar ben ik ook wel sterk in, denk ik. Om dan tóch te laten zien dat het werkt. Ik ben ergens anders heengegaan met mijn aanvraag. En ondertussen gebeurt er natuurlijk van alles in de wereld om je heen. De tijd is er nu rijp voor. Nu heb ik de wind mee. Met mijn verhuizing naar de afdeling Kunstmatige Intelligentie voel ik me zelfs nog meer op mijn plek.”
Hoe kom je nu van muziekcognitie tot het ontwikkelen van toepassingen voor gehandicapten?
“In mijn onderzoek mat ik de hersenactiviteit van mensen die naar een bepaald ritme luisteren. Het blijkt zo te zijn dat muziek spannend wordt als het afwijkt van je verwachting en precies op die momenten vind je ook uitwijkingen in de hersenactiviteit. In het experiment lieten we proefpersonen niet alleen luisteren maar ook ritmes voorstellen, gewoon zoals je een muziekje in je hoofd kan hebben. We bleken op den duur met de computer enigszins te kunnen detecteren welk ritme ze in hun hoofd hadden. Het was nog verre van betrouwbaar, maar we slaagden er in elk geval wel in uit de activiteit van de hersenen iets over de inhoud ervan af te leiden. Toen we dat konden, was de stap naar gehandicapten al gauw gezet.”
Hoezo?
“Als je een ritme in je hoofd neemt en de computer detecteert welk ritme het is, dan kan je daarmee een apparaat besturen. Je gebruikt dan een codering: één ritme voor ‘links’ met de rolstoel, één ritme voor ‘rechts’, of voor ‘ja’ en ‘nee’. Of voor elke letter van het alfabet een ander kort ritme. Op die manier kunnen zwaar gehandicapten weer contact met hun omgeving maken, zodat je hun levenskwaliteit aanzienlijk vergroot. ALS-patiënten kunnen bijvoorbeeld helemaal niets, nog niet eens knipperen met hun ogen. Al zou je maar een lamp kunnen maken die ze op deze manier aan en uit kunnen zetten. Of je kunt de computer de spieren laten aansturen wanneer iemand bijvoorbeeld denkt aan de handeling om een kopje te pakken. Op dit moment is dat nog heel moeizaam omdat je het niet gradueel kunt regelen. En iemand moet nog relatief veel tijd richten op elk klein onderdeel van de handeling, maar daar is nog een hoop in te verfijnen.”

Op het gebied van neurostimulatie, waar we ook met BrainGain aan gaan werken, bestaan al vrij indrukwekkende voorbeelden. Zoals een Parkinsonpatiënt bij wie elektroden zijn geplaatst waarmee de hersenen zodanig te stimuleren zijn dat hij weer normaal kan handelen. “Dat is vrij spectaculair om te zien, je zet een knopje om en het trillen van je hand is compleet verdwenen. Maar er zitten ook nog heel wat haken en ogen aan die verder onderzocht moeten worden, zoals het snel en precies plaatsen van elektrodes en het voorkomen van persoonlijkheidsveranderingen.”
Maar het BrainGain consortium zoekt ook naar toepassingen zonder moeilijke operaties, bijvoorbeeld in de vorm van neurofeedback. Mensen zien op een monitor hun hersenactiviteit en leren deze te beïnvloeden. Dit schijnt onder meer te werken bij ADHD. Desain relativeert opnieuw: “Mensen leren nu alleen nog vrij grofweg de hoeveelheid energie in een bepaalde frequentieband te reguleren, maar dat moet veel beter kunnen. We weten nog te weinig hoe het precies werkt.”
Alles is nog in een vrij bescheiden stadium op het moment. Desain ergert zich wat dat betreft soms wel aan de pers. “Directe interactie tussen computer en hersenen is nu nog van een simpel niveau. Als je iemand een flikkerend beeld op een scherm laat zien, bijvoorbeeld een bal, zie je aan het EEG wanneer iemand daar naar kijkt. Maar de krant heeft het dan al snel over zappen met je hersenen en het besturen van een robot met je gedachten. Zover is het nog niet.”

Klikpraat
Aan de inventiviteit van Desain zal het niet liggen. Naast zijn academische projecten ontsnapt er ook thuis nog wel eens wat creatiefs aan zijn brein. Bovendien is hij een knutselaar. En dan niet bepaald van het huis-, tuin- en keukentype dat fröbelt met bloemstukjes en keramiek. Hij vond onder meer een kleurenklok uit, waarbij kleuren in plaats van getallen de tijd aangeven.
Hoewel hij lid is van het genootschap van uitvinders, en meer dan eens gelauwerd werd door ‘Le Salon International des Inventions, des Techniques et Produits de Genève’ wuift hij de titel ‘uitvinder’ lachend weg. “Ik vind wel eens wat uit, ja.”
Wat is je meest recente uitvinding?
“Alweer een tijd terug zat ik met een vriend te brainstormen of we voor een cultureel festival een soort Twister konden maken met oplichtende monitoren op de vloer. Eerst dachten we gewoon aan kleuren, vervolgens kwamen we op het idee om het met vragen en antwoorden te doen. Dus iemand zet zijn hand op een vraag en vervolgens moet de ander zijn voet op een antwoord zetten. Met een simulatie op een computer die ik later maakte kwam ik al gauw op een heel netwerk van zinnen voor conversaties. Van dat hele Twister is natuurlijk nooit meer iets gekomen, maar ik heb op basis daarvan wel een nieuwe manier van internetcommunicatie ontwikkeld, gebaseerd op het recyclen van gesprekken. Vooral heel bruikbaar voor helpdesks, want die krijgen natuurlijk heel vaak dezelfde vragen.”
Is dat niet gewoon hetzelfde als de bekende frequently asked questions , of de trouble shooter op je computer?
“Nee, want een FAQ is een niet-interactief standaardlijstje en trouble shooters maken vaak rare fouten omdat ze de complexiteit van natuurlijke taal helemaal niet aankunnen. Dit is eigenlijk een combinatie van chatten en browsen waarbij je gebruik maakt van flarden van echte, eerder gevoerde menselijke gesprekken in chats en bij helpdesks. Die gesprekken worden opgeslagen en gerecycled. Het is gestructureerd en de database groeit dus ook steeds.”
Inmiddels heeft Desain al een bedrijfje onder de naam Re-Phrase opgezet voor de verdere uitwerking van dit ‘duurzame’ communicatiesysteem. De toepassingen Klikpraat (chat), Klikvraag (helpdesk), Kliktolk (taalgids), Kliktank (voor online groepsmeetings en denktanks) en zelfs Klikster (waarmee popsterren en soapies makkelijk 24 uur online kunnen zijn voor hun fans) zagen inmiddels het licht.
Jij bent iemand die met veel ideeën en veel projecten tegelijkertijd bezig is. Kun je dan wel voldoende focussen op een bepaald onderwerp?
“Ik vind die breedte eigenlijk heel mooi. Want daardoor kun je veel linken leggen. Ik vind het spannend om al die verschillende gebieden bij elkaar te brengen. Je moet het geheel altijd in ogenschouw houden, dat maakt het onderzoek beter. Maar omdat het zo breed is, moet je ook wel eens onderwerpen overlaten aan anderen. Zien dat mensen, bijvoorbeeld promovendi, die rol aankunnen om zo’n deel over te nemen. En je moet ook de andere disciplines respecteren en je grenzen kennen. Ik weet bijvoorbeeld niets van muziektheorie, dat moet ik dus overlaten aan een muziektheoreticus en niet zelf denken dat ik het beter weet. Echt ondernemen kunnen anderen ook veel beter, dat is niet mijn ambitie. Maar ik vind het heerlijk om als het ware bij de uitgang te staan en het academisch werk naar buiten te begeleiden, de wijde wereld in.”
Waar eindigt bij jou die breedte? Kijk je ook over de grens van natuurkunde of sterrenkunde of andere wetenschappen heen?
“Nee. Dit is wel breed genoeg. Breder ga ik niet. Voor fascinerende modellen van het heelal lees ik de wetenschapsbijlage wel. Hoewel, ik krijg wel eens ingevingen tijdens het lezen. Zo heb ik een model gemaakt waarin ritme wordt uitgezet in ruimte. Maar kosmologie is dat natuurlijk niet.”
Ben je wel in staat om dingen die je start ook af te maken, of moet je ze noodgedwongen laten vallen voor een nieuw idee?
“Ik vind wel dat ik één pad bewandel zonder me te verliezen in allerlei zijstraten. Ik ben geen ADHD’er die voortdurend van het ene leuke idee op het andere overspringt. Er zit wel een lijn in bij mij.”
En die is?
“Ik wil beter begrijpen hoe het brein dingen doet. Of het nu gaat om een ritme herkennen of het oppakken van een kopje, maakt dan niet uit. In de manier waarop ik dat doe zit ook een constante namelijk door het te formaliseren in een computermodel, en vervolgens computertoepassingen te maken waarmee je experimenten kunt doen om je theorie te testen en weer bij te stellen.”

En die theorie moet dan het liefst uiteindelijk in een mooie zin de essentie van het brein vangen?
“Tja, dat zou mooi zijn. Maar ik vrees dat het nu nog zo moeizaam gaat omdat we zulke simpele elegante beschrijvingen nog niet hebben. En het brein is wel een heel complex ding. Met allerlei oude en nieuwe structuren over elkaar heen gelegd. De natuur herontwerpt niet, die plakt alles maar over elkaar heen zonder de oude troep weg te gooien. Het is bovendien natuurlijk heel bijzonder dat je met je eigen brein ‘hét brein’ probeert te begrijpen. Ik denk niet dat we ooit één simpel onderliggend mechanisme zullen vinden. Je kunt wel op verschillende abstractielagen onderdelen los van de context proberen te begrijpen. Tenzij alles volledig met elkaar verbonden blijkt te zijn, er helemaal geen modulariteit is, dan ben je verloren.” Desain zwijgt. Dan optimistisch: “Ik denk dat veel met veel verbonden is, maar niet alles.”