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StartseiteForschung aktuellIm Kopf gebremst09.09.2011

Im Kopf gebremst

Fahrerassistenzsystem greift Hirnströme ab

Informatik. - Die Gedankensteuerung von Computern wird vor allem als Hilfsmittel für gelähmte Menschen erforscht. Forscher an der Technischen Universität Berlin haben jetzt den Straßenverkehr für diese Technologie entdeckt. Sie haben ein System entwickelt, das Autofahrer beim Bremsen unterstützten könnte.

Von Miriam Ruhenstroth

Fahrerassistenzsysteme sollen solche Unfälle nach Möglichkeit verhindern. (AP)
Fahrerassistenzsysteme sollen solche Unfälle nach Möglichkeit verhindern. (AP)

Er steht in einem Labor der TU-Berlin und sieht aus, wie ein ganz normaler Fahrsimulator. Ein Autositz, Lenkrad, Pedale und statt einer Windschutzscheibe drei Monitore. Allerdings hat dieser Simulator eine Besonderheit: Wer sich hier ans Steuer setzt, muss sich eine Art Badekappe überziehen, die mit 64 Elektroden bestückt ist. Sie messen die Gehirnströme der Fahrer, ihr Elektroenzephalogramm, kurz EEG.

"Im Gehirn sind ja Abermilliarden Neuronen miteinander verschaltet und die senden elektrische Impulse aus, wenn sie Information austauschen. Und anhand dieser Gehirnströme stellen wir fest, ob der Fahrer die Intention hat zu bremsen","

erklärt Stefan Haufe von der TU Berlin. Er und seine Kollegen suchten im EEG von Probanden nach charakteristischen Mustern, die dann auftauchen, wenn der Fahrer sich im Simulator zu einer Vollbremsung veranlasst sieht. Zum Beispiel, weil das Fahrzeug, das er im Monitor vor sich sieht, plötzlich anhält. Haufe:

""Das erste, was passiert, in unserem Experiment zumindest, ist, dass es ein Bremslicht gibt, das aufleuchtet und dass das Fahrzeug halt näher kommt, optisch. Und da werden die visuellen Zentren des Gehirns angesprochen und man sieht einen Ausschlag im EEG in den hinteren Kanälen, wo das visuelle Zentrum liegt."

Dieses Muster kann allerdings auch bei anderen Dingen auftauchen, die der Fahrer sieht, zum Beispiel bei einer roten Ampel. Bei den Notbremsungen im Simulator fanden die Forscher aber noch zwei weitere charakteristische Ausschläge im EEG, die in normalen Bremssituationen nicht vorkamen.

"Das Zweite was dann auftritt ist ein Potenzial, was zu tun hat mit der Einordnung der Situation als Notfallsituation oder zumindest als ungewöhnliche Situation. Das tritt immer auf, wenn man überrascht wird. Die dritte Komponente hat dann wirklich mit der Bewegungsvorbereitung zu tun."

Also mit der Absicht des Fahrers, den Fuß vom Gas- auf das Bremspedal zu setzen. Mit diesen drei Komponenten zusammen konnten die Berliner die Situation einer Vollbremsung im EEG zuverlässig erkennen und zwar rund 130 Millisekunden bevor der Fahrer tatsächlich bremste. Bei 100 Stundenkilometern, so berechneten die Forscher, verringert das den Bremsweg um rund dreieinhalb Meter. Und was vielleicht noch wichtiger ist: Der Computer führt eine Vollbremsung auch richtig durch. Fahrer hingegen trauen sich oft nicht, mit voller Kraft auf die Bremse zu treten, selbst in einer Notsituation. Theoretisch könnte man mit diesem System sogar feststellen, ob sich der Fahrer im letzten Moment umentscheiden will, zum Beispiel, weil er merkt, dass er die Situation falsch eingeschätzt hat. Denn das Gehirn verrät Fehlentscheidungen über sogenannte Fehlerpotenziale. Haufe:

"Fehlerpotenziale sind Potenziale die auftreten, wenn der Mensch feststellt, dass er eine falsche Entscheidung getroffen hat und die gerne rückgängig machen würde. Das äußert sich in charakteristischen EEG-Ausschlägen, die man dann theoretisch benutzen kann, um über den Umweg Computer so eine Entscheidung wieder rückgängig zu machen."

Bislang haben die Forscher diese Komponente aber noch nicht getestet. Das Problem mit dem falschen Alarm ließe sich möglicherweise auch durch eine Kombination mit weiteren Überwachungssystemen lösen. Die könnten zum Beispiel per Laser feststellen, ob vor dem Fahrzeug ein Hindernis auftaucht, und dann erst das EEG des Fahrers zu Rate ziehen. Im Augenblick ist das System für den Praxisgebrauch allerdings noch untauglich – allein schon aus kosmetischen Gründen.

"Also, unsere Studie wurde durchgeführt mit EEG-Hauben, die zum einen nicht drahtlos sind, die aufwendig zu präparieren sind, es muss also in jede Elektrode Gel gefüllt werden und hinterher muss man auch sich die Haare waschen – insgesamt ist das alles relativ unbequem."

Stefan Haufe ist aber zuversichtlich, dass sich die Übertragungstechnik auf den Tragekomfort einer Baseballkappe optimieren lässt. Drahtlose und gelfreie Elektroden gibt es bereits, und auch die Miniaturisierung ist in vollem Gange.

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