Bewegen Sie einen Rollstuhl nur mit Ihren Gedanken!
"Die Gedanken sind frei, wer kann sie erraten?" Dies ist das Thema eines der meist zitierten deutschen Gedichte und Volkslieder. Die jüngste Forschung scheint eine Antwort zu liefern. Durch Gehirn-Computer-Schnittstellen (engl. Brain-Computer Interfaces, BCIs) können zumindest Teile von Gedanken mit vielversprechendem Erfolg gelesen werden. Forscher entwickeln neue Technologien, die in der Lage sind Gedanken zu lesen und es ermöglichen externe Geräte nur mit Gedankenkraft zu steuern. Mit besonderem Interesse wird die klinische Anwendung dieser Systeme, zum Beispiel in der medizinischen Rehabilitation, erforscht. Gemeinsam mit internationalen Partnern arbeitet unsere Forschungsgruppe daran, diese BCIs weiter zu verbessern. Insbesondere untersuchen wir, wie Teilnehmer dazu gebracht werden können, erforderte mentale Vorstellungen auszuführen und ob verbesserte Anweisungen die Benutzerfreundlichkeit und Genauigkeit solcher Systeme verbessern. Darüber hinaus erweitern wir die fortgeschrittenen Signalverarbeitungssequenzen, um Unterschiede in Aktivierungsmustern des BCIs zu identifizieren.
Das Interesse der Öffentlichkeit an BCIs wuchs besonders in den letzten Jahren, nachdem Elon Musk dem Unternehmen Neuralink als Mitgründer zu internationaler Aufmerksamkeit verhalf. Neuralink ist ein Neurotechnologie-Unternehmen, das behauptet mit implantierbaren BCI-Systemen nicht nur die menschliche Funktion wiederherzustellen, sondern sogar zu verbessern! Erst letztes Jahr hat ImmersiveTech ein Video publiziert, das einen gelähmten Patienten zeigt, der sich mit einem elektronischen Rollstuhl durch Barrieren manövriert. Diese Science-Fiction-ähnlichen Fortschritte werden mit großem Interesse von der Öffentlichkeit beobachtet, doch ein großer Teil der Online-Community zeigt auch Skepsis. Fragen wie "Können BCIs meine Gedanken lesen?", oder "Wird diese Technologie es uns ermöglichen, aktiv auf alle unsere Erinnerungen zuzugreifen?" scheinen immer öfter aufzutauchen.
Obwohl eine Art 'Gedankenlesen' in seiner einfachsten Form unter sehr spezifischen Bedingungen möglich wäre, haben nicht-invasive Methoden wie Elektroenzephalographie noch nicht die erforderlichen Genauigkeiten erreicht. Das liegt daran, dass ein BCI-System in Echtzeit zwischen verschiedenen Aktivierungsmustern im Gehirn, durch verschiedene mentale Aktivitäten, differenzieren muss. Zurzeit liegt die Genauigkeit von nicht-invasiven BCI-Systemen zur Differenzierung verschiedener Vorstellungsaufgaben, zum Beispiel einer Handbewegungsvorstellung entgegen einer Fußbewegungsvorstellung bei nur etwa 74 Prozent. Dies ist für viele Anwendungen nicht ausreichend. Nur einfache Steuerungen eines Rollstuhls mittels mentaler Prozesse sind damit möglich. Zum Beispiel, wenn Sie nach rechts abbiegen möchten, tun Sie dies derzeit nur mit 74 prozentigem Erfolg.
Wir setzen uns, wie viele andere Forscher weltweit, für eine interdisziplinäre und gemeinsame Anstrengung ein, um BCIs aus dem Labor in die Praxis zu bringen. Die aktuellen Herausforderungen können so vielversprechender angegangen werden. Die daraus resultierenden Fortschritte könnten nicht nur helfen gelähmte Patienten zu unterstützen, sondern auch dazu beitragen, die Diagnose und Behandlung vieler anderer neurologischer Erkrankungen zu verbessern. Ob eine groß angelegte klinische Anwendung im folgenden Jahrzehnt möglich ist bleibt noch unklar; nichtsdestotrotz scheinen kleine Verbesserungen der Instruktionsmethoden die Leistungen solcher Systeme schon zu verbessern.
Das Interesse der Öffentlichkeit an BCIs wuchs besonders in den letzten Jahren, nachdem Elon Musk dem Unternehmen Neuralink als Mitgründer zu internationaler Aufmerksamkeit verhalf. Neuralink ist ein Neurotechnologie-Unternehmen, das behauptet mit implantierbaren BCI-Systemen nicht nur die menschliche Funktion wiederherzustellen, sondern sogar zu verbessern! Erst letztes Jahr hat ImmersiveTech ein Video publiziert, das einen gelähmten Patienten zeigt, der sich mit einem elektronischen Rollstuhl durch Barrieren manövriert. Diese Science-Fiction-ähnlichen Fortschritte werden mit großem Interesse von der Öffentlichkeit beobachtet, doch ein großer Teil der Online-Community zeigt auch Skepsis. Fragen wie "Können BCIs meine Gedanken lesen?", oder "Wird diese Technologie es uns ermöglichen, aktiv auf alle unsere Erinnerungen zuzugreifen?" scheinen immer öfter aufzutauchen.
Obwohl eine Art 'Gedankenlesen' in seiner einfachsten Form unter sehr spezifischen Bedingungen möglich wäre, haben nicht-invasive Methoden wie Elektroenzephalographie noch nicht die erforderlichen Genauigkeiten erreicht. Das liegt daran, dass ein BCI-System in Echtzeit zwischen verschiedenen Aktivierungsmustern im Gehirn, durch verschiedene mentale Aktivitäten, differenzieren muss. Zurzeit liegt die Genauigkeit von nicht-invasiven BCI-Systemen zur Differenzierung verschiedener Vorstellungsaufgaben, zum Beispiel einer Handbewegungsvorstellung entgegen einer Fußbewegungsvorstellung bei nur etwa 74 Prozent. Dies ist für viele Anwendungen nicht ausreichend. Nur einfache Steuerungen eines Rollstuhls mittels mentaler Prozesse sind damit möglich. Zum Beispiel, wenn Sie nach rechts abbiegen möchten, tun Sie dies derzeit nur mit 74 prozentigem Erfolg.
Wir setzen uns, wie viele andere Forscher weltweit, für eine interdisziplinäre und gemeinsame Anstrengung ein, um BCIs aus dem Labor in die Praxis zu bringen. Die aktuellen Herausforderungen können so vielversprechender angegangen werden. Die daraus resultierenden Fortschritte könnten nicht nur helfen gelähmte Patienten zu unterstützen, sondern auch dazu beitragen, die Diagnose und Behandlung vieler anderer neurologischer Erkrankungen zu verbessern. Ob eine groß angelegte klinische Anwendung im folgenden Jahrzehnt möglich ist bleibt noch unklar; nichtsdestotrotz scheinen kleine Verbesserungen der Instruktionsmethoden die Leistungen solcher Systeme schon zu verbessern.
Verwendung für Neurorehabilitation und Training der Leistung von Athleten.
BCIs können für die Modulation der Gehirnaktivität in einer Weise verwendet werden, die für motorische und kognitive Fähigkeiten vorteilhaft ist. Im klinischen Bereich können die BCIs zur motorischen Rehabilitation von Patienten mit Schlaganfall eingesetzt werden. Die Patienten trainieren die Gehirnaktivität, die durch einen Schlaganfall beeinflusst wurde und versuchen, dadurch die Kommunikation und Funktionalität zwischen dem Gehirn und der betroffenen Extremität wiederherzustellen. BCIs können auch in der kognitiven Rehabilitation, zum Beispiel bei Kindern mit Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS), verwendet werden. Hierbei versuchen Kinder zu lernen, wie man die Gehirnrhythmen, die mit dem betroffenen kognitiven Bereich verbunden sind zu modulieren und normalisieren. Neben dem klinischen Bereich können BCIs auch im Sportbereich eingesetzt werden. Heutzutage wird immer mehr Aufmerksamkeit nicht nur den physiologischen und biomechanischen Fähigkeiten der Athleten gewidmet, sondern auch ihrer Kompetenz sich auf eine Aufgabe zu konzentrieren oder Druck und Angst zu kontrollieren. Die Förderung dieser Fähigkeiten über die BCIs bietet immense Chancen für die athletische Leistung.
Was ist der Zweck unserer Forschungsgruppe?
Obwohl BCI-Systeme viele Patienten auf verschiedene Weise unterstützen könnten, werden sie aufgrund der jetzigen geringen Zuverlässigkeit und der Variabilität der Leistung einiger Benutzer nur selten außerhalb der Labore verwendet. Unsere Forschungsgruppen versuchen diese Probleme zu lösen. Dazu untersuchen wir zwei besonders verbesserungswürdige Bereiche. Im erste Teilbereich konzentrieren wir uns auf die Einweisung von Nutzern in den Betrieb von BCI-Systemen (NIMI-Studie). Der zweite Teilbereich bezieht sich auf die Umwandlung der gemessenen Hirnaktivität in eine maschinenlesbare Ausgabe (TIC-Studie). Ziel unserer Forschungsgruppe ist es, die Benutzerfreundlichkeit von Gehirn-Computer Schnittstellen zu verbessern und unser Wissen und Verständnis über die zugrunde liegenden Probleme zu erweitern.
HABEN SCHON TEILGENOMMEN
Über Uns
Unsere Gruppe konzentriert sich auf die Verbesserung der Gehirn-Computer Schnittstellen, um zu ihrer zukünftigen Anwendung in verschiedenen Gesundheitseinrichtungen beizutragen. Dabei konzentrieren wir uns insbesonders auf die Verbesserung zweier Aspekte dieser Systeme: Instruktionen und Signalverarbeitungssequenzen