Forschung aktuell / Archiv /

 

Gedanken steuern Computer

Singapurer Forscher entwickeln ein Brain-Computer-Interface ohne Trainingsphase

Von Ralf Krauter

In Ansätzen funktioniert die Gedankensteuerung des Computers schon.
In Ansätzen funktioniert die Gedankensteuerung des Computers schon. (Stock.XCHNG / Igor Kasalovic)

Um auch vollständig gelähmten Patienten die Nutzung von Computern zu ermöglichen, experimentieren Forscher seit längerem mit der direkten Auswertung von Gehirnsignalen zur PC-Steuerung. Die bisherigen Schnittstellen erfordern allerdings intensives Training. Informatiker aus Singapur haben die Auswertung von Gehirnsignalen nun so weit verfeinert, dass auch ungeübte Benutzer nach zehn Minuten einen Computer ansteuern können.

Die Szene am Singapurer Forschungsinstitut für Informationstechnologie erinnert an den Science-Fiction-Film Matrix. Vor einem Bildschirm sitzt ein etwa 40-jähriger Mann, dessen Kopf über einen Strang dünner Elektrokabel mit einem PC verbunden ist. Doch während der Filmheld Keanu Reeves sich einer praktischen Buchse am Hinterkopf bedient, um in ein allmächtiges Computernetz einzudringen und die Welt zu retten, trägt der Proband hier eine schwarze Mütze, um dem Rechner seine Gedanken zu übermitteln.

" Mit dieser Mütze messen wir die Hirnströme, genau wie das auch ein Arzt macht, der ein Elektroenzephalogramm eines Patienten aufzeichnet. In die Stoffkappe sind 32 Elektroden eingenäht, die die elektrischen Potenziale an der Schädeloberfläche registrieren. Diese Spannungen - typischerweise einige 100 Millionstel Volt - leiten wir dann über einen Verstärker an den Computer weiter. "

Dr. GUAN Cuntai entwickelt neuartige Gehirn-Computer-Schnittstellen. Ziel seiner Arbeit ist es allerdings nicht, die Menschen von der Herrschaft der Maschinen zu befreien, sondern Behinderten das Leben zu erleichtern. Etwa durch ein Textprogramm, mit dem sich allein Kraft der Gedanken Buchstabenfolgen eingeben lassen. Tastatur und Maus, die völlig gelähmte Patienten nicht bedienen könnten, sind überflüssig. Um zu demonstrieren, was der elektronische Gedankenleser schon kann, soll der verkabelte Kollege am Monitor jetzt das englische Wort für Pinguin eingeben.

Auf dem Monitor erscheint eine virtuelle Tastatur, deren Buchstaben abwechselnd aufflackern.


Ein Zufallsgenerator lässt die Buchstaben nacheinander immer wieder für Sekundenbruchteile aufleuchten. Und zwar gerade lang genug, damit das Gehirn das Ereignis registrieren kann. Wenn nun jener Buchstabe aufleuchtet, auf den sich mein Kollege gerade konzentriert, weil er ihn tippen will, passiert in seinem Gehirn eine charakteristische Veränderung: Ein bestimmtes Spannungsmuster, das wir mit den Elektroden messen. Nach mehreren Durchläufen aller Buchstaben erkennt unser Programm dadurch zuverlässig, dass mein Kollege nach dem P nun den Buchstaben E im Sinn hat.

Das Tempo ist beeindruckend. Nach je 5 bis 10 Sekunden erscheint der nächste Buchstabe auf dem Monitor. Ein Fortschritt, gegenüber ähnlichen Programmen, bei denen sich die Benutzer durch zeitraubende Ja/Nein-Menüs hangeln müssen, um ihre Wahl zu treffen. Ein zweiter Vorteil: Das sonst übliche Training, um den elektronischen Helfer zu bedienen, entfällt. 10 Minuten dauert das Verkabeln. Nach einer kurzen Anpassungsphase von noch mal rund 10 Minuten, könne dann jeder sofort loslegen, sagt Guan Cuntai und startet ein anderes Programm.

Über den Monitor schwimmen farbige Fische, die abwechselnd aufleuchten. Durch Konzentration auf ein bestimmtes Exemplar wird dieses aus dem Wasser geangelt.

" Dieses Spiel ließe sich verwenden, um Kindern beizubringen, sich intensiv auf bestimmte Dinge zu konzentrieren. "

Computerspiele mit Gedankensteuerung? Die US-Firma Neurosky hat einen kopfhörerartigen Hirnwellensensor entwickelt, für den sich unter anderem der japanische Spieleproduzent Sega Toys interessiert. Auch die Singapurer Forscher sind im Gespräch mit Herstellern von Unterhaltungselektronik. Wer sich da fragt, wohin all das noch führen könnte, für den hat Guan Cuntai immerhin einen Trost parat: Gedanken wirklich lesen zu können, davon sei man noch weit entfernt, räumt er ein.

" Die Hirnströme, die wir messen enthalten keinerlei Information über die Art von Gegenstand, an den sie gerade denken. Es ist also nicht so, dass wir ein für einen Apfel typisches Spannungsmuster erkennen könnten, wenn sie gerade an einen Apfel denken. Wir messen lediglich die Reaktion des Gehirns auf einen bestimmten Reiz. Und das übersetzen wir dann in Befehle für den Computer. "

Beitrag hören

 
 
Dradio Audio
Kein Audio aktiv
 
 
 
 
 

Für dieses Element wird eine aktuelle Version des Flash Players benötigt.

Forschung Aktuell

BiologieDie vielen Sinne der Fledermaus

Eine Fledermaus der Art Großes Mausohr wird in der Hand gehalten.

Die Wahrnehmung von Fledermäuse hält für die Forschung immer wieder Überraschungen bereit. Die Tiere können nicht nur sehr gut hören, eine Art, das Große Mausohr, kann auch polarisiertes Licht sehen. Seine Fähigkeit nutzt das Tier, um einen weiteren ungewöhnlichen Sinn zu kalibieren: seinen eingebauten Kompass.

Projekt WISSARDWas der Schlamm über den See im Antarktis-Eis verrät

Satellitenaufnahme der Antarktis, aufgenommen vom ESA-Satelliten Sentinel 1A

Lake Whillans ist ein antarktischer See, der unter einer 800 Meter mächtigen Eisdecke liegt. Im Januar 2013 wurde er angebohrt, Wissenschaftler entnahmen Wasser- und Sedimentproben. Die Auswertung läuft seitdem auf Hochtouren, denn das Geschehen um Lake Whillans gilt als wichtiges Klimasignal. Nun liegen erste Ergebnisse liegen vor.

Umwelt Die Rindfleischproduktion und ihre Folgen

Ein durchwachsenes, rohes Rindersteak, dekoriert mit einem Rosmarinzweig.

Kann man den eigenen ökologischen Fußabdruck durch den Verzicht auf Rindfleisch verringern? Ja, sagt eine Studie in der Fachzeitschrift "PNAS". Insbesondere in den USA sei die Umweltbilanz der Rindfleischproduktion deutlich schlechter als bei Schweinefleisch oder Geflügel.