Brain-Computer-Interface
Ein Brain-Computer Interface (BCI, auch Brain-Machine Interface (BMI); deutsch Gehirn-Computer-Schnittstelle, manchmal auch Hirn-Maschine-Schnittstelle) ist eine spezielle Mensch-Maschine-Schnittstelle, die ohne Nutzung der Extremitäten eine Verbindung zwischen Gehirn und Computer ermöglicht. Dazu wird die elektrische Aktivität des Gehirns nichtinvasiv aufgezeichnet (meistens mittels EEG), mit Hilfe von Rechnern analysiert (Mustererkennung) und in Steuersignale umgewandelt.
Allgemeines
Brain-Computer Interfaces basieren auf der Beobachtung, dass schon die Vorstellung eines Verhaltens messbare Veränderungen der elektrischen Hirnaktivität auslöst. Beispielsweise führt die Vorstellung, eine Hand oder einen Fuß zu bewegen, zur Aktivierung des motorischen Kortex. In einem Trainingsprozess lernt das Brain-Computer Interface (also sowohl der Rechner als auch der Mensch), welche Veränderungen der Hirnaktivität mit bestimmten Vorstellungen korreliert sind. Diese Information kann dann in Steuersignale für diverse Anwendungen umgewandelt werden. Ein Beispiel für ein einfaches Brain-Computer Interface ist eine Auswahl aus zwei Alternativen, indem der Benutzer sich vorstellt, entweder die linke Hand oder aber den rechten Fuß zu bewegen.
Die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine ist bei allen bislang entwickelten Brain-Computer Interfaces nur in einer Richtung möglich. So lernt der Mensch zwar, dem Rechner Kraft seiner Gedanken etwas mitzuteilen, die Antwort des Computers wird bislang jedoch ausschließlich über die normalen Sinnessysteme des Organismus vermittelt (etwa Bilder, Töne, oder elektrische Reizung der Haut). Genaugenommen handelt es sich also nicht um eine echte Schnittstelle, sondern lediglich um einen Ausleseapparatus.
Anwendungsbeispiele
Die wichtigste Anwendung finden Brain-Computer Interfaces in der Unterstützung körperlich behinderter Menschen. In Verbindung mit einer Buchstabiermaschine können sie etwa querschnittsgelähmten Menschen, die nicht einmal die zum Sprechen nötige Muskulatur bewegen können, eine Kommunikation mit der Außenwelt ermöglichen.
Brain-Computer Interfaces sollen auch dazu dienen, die Mobilität von Behinderten zu erhöhen. Ziel sind hierbei von Nervenimpulsen gesteuerte Prothesen, die echten Gliedmaßen immer näher kommen.
Die Zahl der Befehle, die ein Brain-Computer Interface zuverlässig unterscheiden kann, hängt wesentlich von der Qualität des EEGs ab. Messungen auf der Kopfhaut haben prinzipiell nur eine sehr eingeschränkte Genauigkeit. Die Entwicklung von Elektroden, die langfristig implantiert bleiben können, ist daher aktueller Forschungsgegenstand.
Links
- Internationale BCI-Plattform
- Berlin Brain-Computer Interface (Klaus-Robert Müller)
- Graz Brain-Computer Interface (Gert Pfurtscheller)
- C. Fichter: Brain-Computer Interfaces – Geschichte, aktueller Stand und Perspektiven. Nebenfacharbeit in Neurophysiologie. (2002)
- VDE-Studie zum Anwendungsfeld Neuroprothetik
Literatur
- Christa Maar, Ernst Pöppel, Thomas Christaller (Hg.), Die Technik auf dem Weg zur Seele. Forschungen an der Schnittstelle Gehirn / Computer, Reinbek b. H. 1996
- Miguel Nicolelis (en), Actions from thoughts. Nature, 2001. 409: p. 403-407.