Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der Menschen ihre Gedanken nutzen können, um ein Gerät wie einen Roboterarm oder einen Rollstuhl zu steuern. Klingt wie Science-Fiction? Die Welt der Gehirn-Computer-Schnittstellen kommt schneller, als Sie denken.
Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI) ist ein Computersystem, mit dem Gehirnsignale ein externes Gerät steuern können. Es kann extern getragen werden oder Ärzte können ein Implantat in das Gehirn einsetzen. Die Forscher sind noch dabei, die Technologie zu testen.
Was macht eine Gehirn-Computer-Schnittstelle?
Forscher erforschen den Einsatz von Gehirn-Computer-Schnittstellen für eine Vielzahl von medizinischen Problemen. So kann ein BCI beispielsweise jemandem die Kommunikation ermöglichen, der dazu sonst nicht in der Lage ist. Dazu werden die Signale des Gehirns genutzt und durch ein Gerät übersetzt, so dass die Nachricht auf einem Bildschirm erscheint. Der Nutzer kann in diesem Fall zwar nicht wieder sprechen, aber er hätte eine Möglichkeit zu kommunizieren, wenn er sonst keine hätte.
BCIs könnten Menschen mit schweren Behinderungen helfen, mit ihrer Umwelt zu interagieren, zu kommunizieren und ihre Unabhängigkeit zu verbessern. BCIs haben Körperteile, die sich nicht bewegen konnten, wieder empfindungsfähig gemacht. Sie wurden bereits eingesetzt, um Menschen bei der Bedienung von Rollstühlen zu helfen und die Sprache nach einem Schlaganfall zu verbessern. Die Forschung hat Menschen in die Lage versetzt, mit einem BCI einen Roboterarm zu steuern.
Sie können aber auch von Menschen ohne schwere Behinderungen eingesetzt werden. BCIs haben Schmerzen bei Rückenmarksverletzungen und Migräne gelindert. Wissenschaftler testen, wie sie Rückmeldungen im Gehirn nutzen können, um Gehirnwellenmuster neu zu trainieren. Dies könnte neue Behandlungsmöglichkeiten für Geistes- und Schlafstörungen sowie für das Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätssyndrom (ADHS) bieten. Die Forscher prüfen auch, ob BCIs zur Behandlung der Parkinson-Krankheit eingesetzt werden können. Und Wissenschaftler testen ein hutähnliches BCI zur Steuerung von Drohnen.
Wie funktioniert ein BCI?
Manchmal bringen Forscher Elektroden eines BCI an der Kopfhaut einer Person an. In anderen Fällen setzen die Ärzte ein Implantat in das Gehirn einer Person ein.
Je nach gewünschter Aktion steuern die Forscher verschiedene Gehirnwellen an. Das Gerät liest und interpretiert dann die Gehirnsignale und setzt diese Daten in Befehle um.
Die Befehle bewirken eine Aktion, wie etwa das Bewegen eines Roboterarms. Eine Person, die ein BCI verwendet, um Nachrichten in Text auf einem Bildschirm zu übermitteln, benötigt beispielsweise ein BCI, das die Gehirnströme in Text übersetzt.
Wie können wir BCIs nutzen?
BCIs gehen aus dem Stadium der Theorie in die tatsächliche Produktion über. Forscher testen sie an Menschen für eine Vielzahl von Anwendungen.
Kürzlich gelang es Chirurgen, ein Gerät zu implantieren, das schwer zugängliche Bereiche des Gehirns, die so genannten Sulci, aktiviert. Dadurch konnten die Menschen ihre Fingerspitzen spüren. Einige Forscher sagen, dass solche BCIs Lähmungen rückgängig machen können.
Im Juli 2022 setzte ein Arzt das Stentrode-Implantat von Synchron in das Gehirn einer Person mit amyotropher Lateralsklerose (ALS) ein. Das Gerät wird über den Hals eingeführt. In einem weiteren Eingriff wurde die Stentrode dann mit einem Computer in der Brust verbunden. Das Ziel war es, dem Patienten, der sich nicht bewegen oder sprechen kann, zu helfen, zu kommunizieren, indem er seine Gedanken in Worte fasst, die auf einem Bildschirm angezeigt werden.
Was kommt als Nächstes für Gehirn-Computer-Schnittstellen?
BCI werden bereits von Menschen genutzt, aber sie sind noch nicht allgemein verbreitet. Die meisten Anwendungen sind auf den einmaligen Gebrauch oder auf Studien ausgerichtet. Sobald die Forscher mehr wissen, könnten die Geräte von Patienten im Alltag eingesetzt werden.
Es werden neue Geräte entwickelt, und einige werden an anderen getestet. Die Forscher arbeiten auch an Algorithmen zur Verbesserung der Genauigkeit der verwendeten Daten.
Da die Wissenschaftler das Gerät am Menschen testen, hat sich die FDA eingeschaltet, um Leitlinien vorzugeben. Einige Experten sind der Meinung, dass die FDA nicht für die Regulierung der Geräte zuständig sein sollte, sondern die Möglichkeit haben sollte, sie zu bewerten. Sie weisen darauf hin, dass einige Menschen die Geräte für medizinische Zwecke nutzen werden, während andere sie vielleicht zur Verbesserung oder zum Vergnügen einsetzen wollen.
Wann werden BCIs zur Verfügung stehen? Es gibt noch einige Herausforderungen, denn die Geräte müssen langfristig getestet werden, um sicher zu sein, dass sie sicher sind. Außerdem gibt es ethische und rechtliche Bedenken. Die Entwicklung von Geräten und Systemen, die weniger invasiv, effektiv und erschwinglich sind, sind weitere Überlegungen für die Zukunft. Im Großen und Ganzen schreitet die Forschung im Bereich BCI schnell voran, und viele sind der Meinung, dass sie schneller verfügbar sein werden, als wir denken.
