Objekte mit Gedanken kontrollieren – bald kein SciFi mehr?

Es ist ein spannender Schritt nach vorn für die Wissenschaft und Medizin, wenn berichtet wird, dass der querschnittsgelähmte Ian Burkhart aus Ohio in den USA es geschafft hat, die Kontrolle über seine Finger wiederzuerlangen, nachdem ein Chip in sein Gehirn implantiert wurde. In der Tat kann es sein, dass Sie sich jetzt wundern, wie lange es dauern wird, bis wir eine Tür entriegeln, den Wasserkocher einschalten oder sogar eine E-Mail senden können, indem wir lediglich daran denken. Der Durchbruch in Ohio beruhte auf einer Technik, die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) genannt wird, um das Muster der elektrischen Impulse in dem Teil des Gehirns zu identifizieren, der Bewegungen kontrolliert – dem motorischen Kortex – die erzeugt wurden, als Burkhart daran dachte, seine Finger zu benutzen. Das System hat gelernt, dieses Muster zu erkennen, wenn es in seinem Gehirn auftauchte und dann die Empfänger anzuleiten, seine Armmuskulatur zu stimulieren, um die richtigen Bewegungen auszuführen. Diese Technologie könnte lebensverändernde Ergebnisse für Menschen mit Behinderungen hervorbringen, aber sie hat auch nur ein eingeschränktes Potenzial außerhalb des Körpers. Es geht darum, Bewegungsanleitungen an jene Körperteile zu schicken, die auf die übliche Weise nicht erreicht werden können. Wir könnten in der Lage sein, sie zu verwenden, damit ein Roboter unsere Bewegungen reproduziert – aber da könnte auch schon Schluss sein. Andererseits haben wir schon Wege entdeckt, um fremde Objekte zu beeinflussen. Vor drei Jahren habe ich ein modifiziertes Scalextric Set auf dem Lancashire Science Festival vorgeführt, welches es Menschen ermöglichte, Autos schneller auf der Piste zu bewegen, indem sie sich einfach stärker auf diese konzentrierten. Hunderte von Leuten konnten es ausprobieren, indem sie ein Bluetooth-Headset, das „Neurosky Mindwave„, verwendeten, welches lediglich mit einem Laptop und einem einfachen Microcontroller verbunden war. Die Technologie hinter dem Schritt von der Telekinese aus Science-Fiction-Filmen oder Comicbüchern hin zur realen Welt ist die Elektroenzephalographie oder EEG. Sie überwacht durch Nutzung von auf dem Schädel platzierten Elektroden die elektrischen Aktivitäten des Gehirns. Die Daten werden dann ausgewertet, um die den Impulsen zugrunde liegenden Frequenzen zu sehen, die mit den verschiedenen Gehirnaktivitäten verbunden sind. Das Alpha-Frequenzband gehört beispielsweise zu einer wachsamen Entspannung mit geschlossenen Augen, während die Beta-Frequenz mit dem normalen wachen Bewusstsein verbunden ist. Die Headsets in meiner Vorführung haben diese Informationen auf das Laptop übertragen, welches Algorithmen verwendete, die die Konzentration als Kombination verschiedener Impulse erkannten: auf mehreren Frequenzen steigend und gleichzeitig auf anderen Frequenzen fallend. Als es diese erkannte, wies es den Microcontroller an, die Energie zu steigern, die zum Scalextric ging. Es gibt einen Kniff, damit dieses System gut funktioniert: Manchmal stellten Leute fest, dass die Autos schneller fuhren, obwohl sie dachten, dass sie sich nicht konzentrieren würden. Ich habe herausgefunden, dass ich die Autos beschleunigte, indem ich das Alphabet in meinem Kopf aufsagte; und konnte sie abbremsen, indem ich auf eine weiße Wand schaute. Jeder ist ein wenig anders. Nun gibt es Spielzeuge zu kaufen, die auf derselben Technologie basieren. Ein Beispiel ist der Star Wars Force Trainer, bei dem EEG, und nicht Jedi-Power es den Nutzern ermöglicht, einen Tischtennisball zu heben, indem man nur seine Gedanken verwendet. Es gibt auch ernsthaftere Anwendungsmöglichkeiten. Um beispielsweise die Nutzung von Computerprogrammen zu vereinfachen, haben Forscher EEGs untersucht, um das Ausmaß an kognitiver Anstrengung zu erkennen, die jemand für verschiedene Elemente eines Programms aufwendet. Ich habe die Gehirnaktivitäten von erfahrenen Bogenschützen erforscht und einen Unterschied zwischen Impulsen von „guten“ und „schlechten“ Schüssen entdeckt. Dies könnte es Trainern ermöglichen, den Sportlern mitzuteilen, wann sie sich im richtigen Geisteszustand befinden, während die Sportler in der Lage sein könnten, ihre Gedanken zu trainieren, um bessere Ergebnisse zu erzielen.

Die Schwierigkeiten mit Gedanken

Dies sind vielversprechende Entwicklungen, aber sie befassen sich mehr mit den „globalen“ Aktivitäten des Gehirns, anstatt mit jemandes Gedanken. Es gibt einen sehr großen Unterschied. Zum Beispiel haben Forscher einen EEG-betriebenen elektrischen Rollstuhl gebaut, jedoch kommt er in Schwierigkeiten, sobald ein Hindernis auftaucht. Der Nutzer neigt dazu, sich auf das Hindernis zu konzentrieren und da das System nicht in der Lage ist, einen Moment der Konzentration von dem anderen zu unterscheiden, bewegt sich der Rollstuhl weiter fort und die Person könnte in Gefahr geraten. Um dieses Problem zu lösen, haben Forscher ein sekundäres Kontrollsystem hinzugefügt, das es dem Nutzer erlaubt, ein Pad zu berühren, damit sich der Rollstuhl bewegt und es noch einmal zu berühren, um dies zu unterbinden – mit mäßigem Erfolg. Das Hirn ist ein sehr komplexes Organ mit vielen Bereichen, die für viele verschiedene Aktivitäten zuständig sind. Es ist eine große Herausforderung, alles voneinander zu trennen und „Gedanken“ in den Daten zu isolieren. Die Grenze der aktuellen Technologie ist es, eine Vielzahl von Elektroden auf dem Schädel zu befestigen und die Aktivitäten in den verschiedenen Bereichen des Gehirns gleichzeitig zu messen. Da unterschiedliche Bereiche unterschiedliche Handlungen steuern, ermöglicht es die Verwendung von Algorithmen. Man will damit herausfinden, ob eine Person etwa daran denkt, den linken oder rechten Arm zu bewegen. Dies könnte zum Beispiel eine etwas ausgefeiltere Art der gedankengesteuerten Kontrolle des Rollstuhls ermöglichen. Aber obwohl es sich leicht der Gedankenkontrolle annähert, ist es immer noch ziemlich allgemein und muss an das Individuum angepasst werden, da die exakten Gehirnaktivitätsmuster von Person zu Person variieren. In Zukunft werden wir die Struktur und die Funktionsweise des Gehirns besser verstehen lernen. Zusammen mit sensibleren Elektroden und einer besseren Rechenleistung der Computer könnte dies ermöglichen, die Hirn-Computer-Verbindung in ein präziseres System weiterzuentwickeln, das sich den Unterschieden zwischen einer Person und der nächsten anpassen kann. Dies würde es einer Person, die mit einer Behinderung leben muss, vereinfachen, ein Gerät zu steuern oder zu kommunizieren. Und sogar dann wäre es noch ein ziemlicher Weg hin zu echter „Gedanken“-kontrolle. Es ist bereits möglich, einen Wasserkocher durch Konzentration und durch Nutzung der EEG-Technologie einzuschalten, aber wir sind noch immer ziemlich weit weg davon, verschiedene Anweisungen an verschiedene Objekte, die an ein einziges System angebunden sind, zu erdenken. Was E-Mails betrifft, sieht es zumindest so aus, dass wir die nächste Zeit weiter tippen werden. Dieser Artikel erschien zuerst auf „The Conversation“ unter CC BY-ND 4.0. Übersetzung mit freundlicher Genehmigung der Redaktion.


Image (adapted) „13/365: You’re like a Rubik’s Cube“ by Jin (CC BY 2.0)


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Stephen Sigurnjak

Stephen Sigurnjak

ist Dozent der Elektronik an der Universität von Central Lancashire in Manchester. Seine Forschungen konzentrieren sich auf Schnittstellen zwischen dem menschlichen Gehirn und Computern, und biometrischer Überprüfung. Seine Lehren erstrecken sich außerdem auf Computer-Programmierung und Systementwicklung.

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