Wie Hirnströme einen Computer steuern können

TU Berlin Wie Hirnströme einen Computer steuern können

01.09.2014Redakteur: Sariana Kunze

Unter Leitung der TU Berlin wurde eine Studie erstellt die zeigt, wie Gehirn-Computer-Schnittstellen das Leben von gelähmten Personen erleichtern können. Allein durch die Hirnaktivität erkennt der Computer, was eine Person am Rechner beabsichtigt zu tun.

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Über Elektroden am Kopf werden die Hirnströme gemessen und in Steuersignale für den Computer umgewandelt.
(TU Berlin, Ulrich Dahl)

Gelähmte Menschen können mit Hilfe der BCI- (Brain-Computer-Interface)-Technik über Gehirnströme kommunizieren und mit der Umwelt interagieren. Das soll nach einer Studie mit Patienten sogar schneller sein als mit herkömmlichen muskelbasierten Unterstützersystemen. Bei den BCIs handelt es sich um direkte Verbindungen vom menschlichen Gehirn zu einem Computer. Die Gedanken werden in Steuersignale übersetzt. Dabei werden die Hirnströme mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) gemessen. Der Computer erkennt anhand charakteristischer Muster in den Hirnströmen, was die Person am Rechner beabsichtigt zu tun.

Die Hirnströme werden mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) gemessen. Der Computer erkennt anhand charakteristischer Muster in den Hirnströmen, was die Person am Rechner beabsichtigt zu tun.
(TU Berlin, Ulrich Dahl)

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigten, dass drei der vier teilnehmenden gelähmten Patienten den Computer durch ihre Hirnaktivität steuern konnten. Aufgrund ihrer neuronalen Schädigung können diese Personen keine oder nur stark verzögerte Bewegungen ausführen. Während der insgesamt sechs Sitzungen versuchten die Patienten trotz ihrer Lähmung, eine Bewegung mit den Händen oder Füßen auszuführen oder sich die Bewegung vorzustellen. Ihre Hirnströme wurden in Echtzeit analysiert und in digitale Steuersignale umgewandelt. Das BCI konnte bereits nach ein bis drei Sekunden mit hoher Genauigkeit erkennen, welcher Körperteil bewegt werden sollte. Allein die Vorstellung einer Hand- oder Fußbewegung löste Hirnwellen aus, die der Computer exakt detektierte.

Schnelle Kommunikation über Hirnströme

Mit diesem erfolgversprechenden Resultat konnte das Team um Prof. Dr. Klaus-Robert Müller und Johannes Höhne von der TU Berlin, Dr. Michael Tangermann von der Universität Freiburg und Prof. Dr. Andrea Kübler von der Universität Würzburg erstmals zeigen, dass eine Kommunikation über Hirnströme schneller und zuverlässiger sein kann als über andere Unterstützungstechnologien, die auf Muskelaktivität basieren. Die Berliner Wissenschaftler forschen dazu an neuartigen Verfahren zur Mustererkennung und Big Data, die bei dieser Studie erfolgreich eingesetzt wurden.

Ein Ziel ihrer Forschung ist es, nach möglichst wenigen Kalibrationsmessungen, mit denen das BCI vorab eingestellt wird, eine präzise und robuste BCI-Kontrolle für Patienten zu ermöglichen. Während dafür bisher eine Vielzahl von Sitzungen nötig war, konnten die Patienten den Computer mithilfe der Techniken des Berliner BCI schon nach zwei bis sechs Sitzungen mit ihren Hirnströmen steuern.

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