Der Mensch denkt, die Maschine lenkt

Steiermark

Der Mensch denkt, die Maschine lenkt

Für Patienten, die etwa ihre Gliedmaßen nicht mehr bewegen können, entwickeln Grazer Forscher im BCI-Labor der TU Graz Neuroprothesen, die mithilfe von Gehirnströmen Computer und Neuroprothesen arbeiten lassen.

„Der Mensch denkt, die Maschine lenkt“: So lässt sich, streng vereinfacht, das Prinzip des „Brain Computer Interface“ (BCI) umschreiben. „BCI, auch Gehirn-Computer-Schnittstelle genannt, heißt die Kraft der Gedanken die direkt in technische Steuersignale umgesetzt wird“, erklärte der Leiter des Instituts für semantische Datenanalyse der TU Graz Gernot Müller-Putz.

Neue Perspektiven für Personen mit Handicap

Die Forschung und Entwicklung von BCI-Lösungen, die auf der Idee beruhen, die verschiedenen Muster der Gehirnströme für die Interaktion per Computer zu nutzen, berge vor allem für Personen mit körperlichen Handicaps neue Perspektiven. „Schon die bloße Vorstellung, einen Arm zu heben, ändert messbar die elektrische Hirnaktivität“, so Müller-Putz.

Datenrauschen über längeren Zeitraum erfassen

Diese Änderungen der elektrischen Spannungen können über Messungen an der Schädeloberfläche mittels Elektroenzephalogramm (EEG) aufgezeichnet und in Signale für verschiedene Anwendungen umgewandelt werden: Etwa in die Steuerung einer Prothese oder die Bewegung eines PC-Cursors.

Behindertenparkplatz

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Mithilfe von Gehirnströmen lassen Forscher aus Graz Neuroprothesen arbeiten, um schwer körperbehinderten Menschen den Zugriff auf die Außenwelt zu öffnen

Dazu ist jedoch eine Technologie notwendig, die das Datenrauschen des Gehirns in möglichst großer Vielfalt nicht nur sicher, sondern auch über längere Zeiträume erfassen, analysieren und klassifizieren kann. Zwei Messkabinen - eine davon rollstuhlgerecht - die für die Elektroenzephalografie (EEG) und die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) ausgerichtet. Hier wird neben dem Blutfluss auch kontinuierlich der Blutdruck, die Atmung und das EKG gemessen. Auch Augenbewegungen und Muskelaktivitäten können aufgezeichnet werden, und für besondere Analysen gibt es ein Laufband, um Gehirnaktivität während des Gehens zu messen.

Eingeschränkte Funktionen wiederherstellen

Die Grazer Forscher sind derzeit in sechs EU-Projekte eingebunden. Das in den nächsten Wochen auslaufende Projekt TOBIS hatte das Ziel, Neuroprothesen zur Armbewegungs- und Greifwiederherstellung zu entwickeln: „Damit könnten die durch hohe Querschnittslähmung zuvor eingeschränkten Funktionen der Hand, also das Greifen, wieder hergestellt werden“, schildert Müller-Putz. Gesteuert wird mit Bewegungsvorstellungen.

Minimale Kommunikation mit Umwelt ermöglichen

Im EU-Projekt DECODER treiben die Grazer Wissenschaftler den Einsatz von Gehirn-Computer-Schnittstellen zur Erkennung von Bewusstsein bei „non-responsive“-Patienten voran - also bei Personen, die zwar prinzipiell wach sind, aber keine oder so gut wie keine Reaktionen auf Stimuli oder Äußerungen innerer Bedürfnisse zeigen können: „Entweder ist bei diesen Patienten tatsächlich kein wirkliches Bewusstsein mehr vorhanden, oder ihre motorischen Funktionen sind komplett ausgefallen“, sagt Müller-Putz.

In diesem Fall könnte der Einsatz von BCI zumindest eine minimale Kommunikation mit der Umwelt ermöglichen. Dazu entwickeln die Experten ein BCI für Systeme, die durch einen einzigen Schalter gesteuert werden können.

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