Gedanken steuern Computer: Der heiße Draht zum Hirn

In der langen Stille zwischen Frage und Antwort erobert das ständige Surren die kleine Wohnung im Norden Tübingens. Die schwarze Scheibe dreht sich mit der immer gleichen Geschwindigkeit. An ihr befinden sich zwei Pedale, auf denen die Füße von Liane Krauss stehen. Aus eigener Kraft kann sie ihre Beine nicht mehr bewegen. Und schon bald wird sie überhaupt nichts mehr bewegen können - weder ihre Arme, noch ihren Kopf oder irgendeinen Muskel.

Liane Krauss leidet an der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS). Üblicherweise werden zuerst die Finger taub, dann die Füße, dann folgen die ersten Lähmungserscheinungen. Reden und Schlucken bereiten Probleme. Bei manchen Menschen verläuft die Krankheit langsamer als bei anderen, aber das Endergebnis ist immer dasselbe: Alle motorischen Nerven sind tot. Bei vollem Bewusstsein versinken die Betroffenen langsam, aber unaufhaltsam in ihr Gefängnis: den Körper, der ihnen einst gehorchte. Andere geraten urplötzlich in diesen Zustand, meistens durch ein Hirntrauma oder einen Schlaganfall. Wenn sie wieder zu sich kommen, können sie sich nicht mehr rühren. Mediziner sprechen vom Locked-In-Syndrom.

Der Körper schläft ein, das Bewusstsein bleibt wach

Haben die Betroffenen Pech, diagnostizieren die Ärzte irrtümlich ein Wachkoma. Allein in Deutschland dürften Tausende Menschen in Kliniken und Pflegeeinrichtungen liegen, die als komatös gelten, aber zumindest teilweise bei Bewusstsein sind - und sich nicht bemerkbar machen können. Nur selten kommt es zu so spektakulären Fällen wie dem des Belgiers Rom Houben, der nach 23 Jahren des Eingesperrtseins im eigenen Körper auf sich aufmerksam machen konnte.

Haben die Patienten Glück, zählen sie zu den wenigen, die an Tests mit Computer-Hirn-Schnittstellen teilnehmen - wie Liane Krauss. Sie ist Patientin von Niels Birbaumer, Leiter des Instituts für Medizinische Psychologie an der Uni Tübingen und einer der Pioniere auf dem Gebiet der sogenannten Brain Computer Interfaces (BCI). Liane Krauss weiß, dass auch sie bald zu den Eingeschlossenen gehören wird. Derzeit kann sie noch mit dem Joystick in ihrer rechten Hand den Computer an ihrem Spezialstuhl kontrollieren. Buchstabe für Buchstabe formt sie Sätze, die der Rechner im metallischen Stakkato durch Lautsprecher ausspuckt.

Voraussichtlich in einigen Monaten wird die Amyotrophe Lateralsklerose bei der Tübingerin so weit fortgeschritten sein, dass auch die letzten Verbindungen zwischen Gehirn und Muskeln tot sind. Es folgt die künstliche Ernährung und Beatmung. Doch die 53-Jährige kann hoffen, dass sie auch dann noch in der Lage sein wird, mit ihrer Umwelt zu kommunizieren - über die Augen, deren Beweglichkeit oft erhalten bleibt. Und wenn selbst das nicht mehr geht, per Hirn-Computer-Schnittstelle.

Gedanken steuern Maschinen

Ein BCI empfängt die elektrischen Impulse, die bei der Aktivität der Hirnzellen entstehen. Bewegt ein gesunder Mensch etwa den rechten Arm, verursacht das ein charakteristisches Signalmuster im Gehirn. Sensoren empfangen die Impulse und schicken sie an einen Rechner, der sie in Steuersignale übersetzt. Mit gewissem Training ist es so möglich, Computer oder künstliche Gliedmaßen allein mit Gedankenkraft zu steuern.

Sogar Affen beherrschen das: Der US-Forscher Miguel Nicolelis etwa sorgte schon im Oktober 2003 für Schlagzeilen, als er einen Rhesusaffen dazu brachte, einen Roboterarm mit Gedankenkraft zu bewegen. Das Tier konnte den mechanischen Arm mit einem Joystick steuern, sein Hirn war zugleich mit einem Computer verbunden. Irgendwann fand der Affe heraus, dass er den Joystick nicht brauchte - er steuerte den Greifarm allein mit Gedanken.

Inzwischen ist die BCI-Technologie so weit fortgeschritten, dass die Benutzer sogar in Echtzeit flippern können, wie Berliner Forscher kürzlich demonstriert haben. Allerdings sind die Computer-Hirn-Schnittstellen noch meilenweit entfernt vom Idealbild der Echtzeit-Gedankenlese-Maschinen. Das Problem: Das menschliche Gehirn besteht aus geschätzten hundert Milliarden Nervenzellen. Jede einzelne ist mit rund tausend anderen verbunden, und die Kommunikation geschieht mit Hilfe winziger Spannungen. Vermutlich wird es nie gelingen, das hochkomplizierte Zusammenspiel auch nur annähernd zu durchschauen.

Elektroden im Hirn

Die Ströme können entweder von Sensoren auf der Kopfhaut oder von direkt im Gehirn implantierten Elektroden gemessen werden. Erstere Methode hat den Vorteil, dass kein operativer Eingriff notwendig ist - aber den Nachteil, dass die Signale äußerst unscharf ankommen. Auf der Hirnhaut implantierte Elektroden können die Ströme sehr viel präziser ausmessen. Ihr Nachteil ist, dass Infektionen und Entzündungen drohen. Deshalb dürfen sie nur für begrenzte Zeit im Kopf verbleiben.

Nach den derzeit gültigen Bestimmungen in Deutschland müssen die Elektroden nach einem Monat wieder entfernt werden, sagt Psychologe Birbaumer. "Dann muss der Patient trainieren." Kann er den Computer anschließend nicht mit den weit weniger präzisen nicht-invasiven Sensoren steuern, "hat er Pech gehabt", sagt Birbaumer. "Man kann den Kopf nicht ständig auf- und zumachen."