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Hirn steuert Maschine: Flippern mit Gedankenkraft

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Maschinen steuern durch Wille und Vorstellung: Berliner Forscher haben ein Gerät entwickelt, das Gedanken in elektrische Signale übersetzt - schneller als jede andere Maschine ihrer Art. Mit der neuen Technik könnten Gelähmte sogar flippern, wie eine Vorstellung eindrucksvoll belegte.

Wer im Labor des Informatikers Klaus-Robert Müller von der Technischen Universität Berlin die Mütze auf hat, bekommt Fähigkeiten verliehen, die wie Zauberei anmuten: Er kann einen Flipper-Automaten bedienen, ohne seine Hände zu benutzen - nur mit der Kraft seiner Gedanken.

Die Mütze, die ihm das ermöglicht, ist eine elastische Kappe mit vielen kleinen Elektroden. Sie messen an der Schädeloberfläche die Hirnströme, die durch die Aktivität der rund hundert Milliarden Nervenzellen entstehen. Die Forscher sprechen vom Elektroenzephalogramm (EEG). Jeder Gedanke beeinflusst das Aktivitätsmuster des Gehirns - und damit das EEG.

So genügt allein die Vorstellung, den linken Arm zu bewegen, um das EEG zu verändern - ohne dass man den Arm tatsächlich bewegt. Ein anderes Muster ergibt sich bei imaginären Bewegungen des Beins, der Hand oder der Finger. Diese feinen Hirnstromveränderungen können Forscher schon seit langem messen. Schlaf- und Wachzustände lassen sich im EEG erkennen, ebenso die Folgen eines Schlaganfalls oder epileptische Anfälle.

Seit einigen Jahren arbeiten Wissenschaftler daran, das EEG auch als Schnittstelle zu nutzen, um Maschinen zu steuern. Schließt man die Elektroden-Mütze an einen Computer an, kann man ihm beibringen, die EEG-Muster den jeweiligen Gedanken zuzuordnen. Mittels einer ausgeklügelten Software lassen sich die Gedanken dann in Befehle übersetzen, die Maschinen steuern oder wie von Geisterhand Text auf dem Bildschirm erscheinen lassen.

Dafür ist Training nötig - für Computer und Mensch. Michael Tangermann, der an dem Projekt mitgearbeitet hat, erklärt im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE: "Der Computer muss die individuellen Hirnsignale erst lernen zu erkennen. Sie unterscheiden sich von Mensch zu Mensch beträchtlich." So muss der Proband am Computer erst Trockenübungen machen und sich bestimmte Bewegungsabläufe vorstellen, der Computer lernt dann die dazugehörigen Hirnmuster des Menschen. "Das Training dauert bei jedem unterschiedlich lange - in der Regel zwischen zehn und 30 Minuten", so Tangermann.

Zeitliche Verzögerung bis zu einer Sekunde

Aber auch der Proband muss lernen, vor allem muss er sich an die zeitliche Verzögerung gewöhnen. Die Forscher haben die Methode zwar so weit perfektioniert, dass die Hirnstrom-Muster fast in Echtzeit vom Computer erkannt und umgesetzt werden. Aber nur fast. "Es gibt derzeit noch eine Verzögerung von etwa 600 Millisekunden bis zu einer Sekunde", sagt Tangermann. Dennoch: So schnell ist noch keiner, wie Forschungsleiter Müller betont. "Man kann hier von einem Durchbruch sprechen. Wir haben das schnellste System weltweit."

Es ist schnell genug, dass man mit Gedankenkraft schon flippern kann, wie die Forscher nun eindrucksvoll demonstriert haben (siehe Video). Dennoch: Um die Flipper-Kugel rechtzeitig zu erwischen, muss das Gehirn des Probanden beim Gedanken-Flippern jede Aktion eine Sekunde früher starten als normalerweise.

Schon lange arbeiten Wissenschaftler weltweit an einer Schnittstelle zwischen Hirn und Computer. Seit acht Jahren, sagt Tangermann, gibt es das Projekt Berlin Brain-Computer Interface (BBCI), an dem neben den Informatikern der TU auch die Universitätsklinik Charité beteiligt ist. Denn die Forschung soll vor allem Kranken zugute kommen: "Man könnte Rollstühle nur durch Gedankenkraft steuern", so Tangermann. "Und vollständig gelähmte Patienten könnten damit am Computer schreiben, und sich im Haushalt teilweise selbst versorgen."

Dazu braucht es gar nicht so viel teure Technik. Tangermann: "Das Ganze funktioniert mit einem normalen Computer." Das Teuerste ist derzeit noch die Elektrodenhaube. Doch auch hier gibt es Verbesserungen: War es früher noch nötig, unter jede Elektrode Gel zu schmieren, damit die Leitfähigkeit erhöht wird, gibt es nun "Trockenhauben", die man einfach überziehen kann.

Auch für Gesunde könnte die Forschung der Berliner Informatiker spannend werden. Vielleicht, so Tangermann, werden Computerspieler eines Tages mit Elektrodenmützen vor den Bildschirmen sitzen.

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