Gehirn an Computer Freihändiges Fahren

Armprothesen, die über Nerven kontrolliert werden, ein Auto, das sich mit Gedanken steuern lässt - die Entwicklung von Schnittstellen zwischen Gehirn und Gerät macht große Fortschritte.

Mit einer ganz besondere Prothese haben US-Forscher von der Northwestern University in Evanston einen ehemaligen US-Soldaten ausgestattet, der einen Arm im Irak verloren hat. Die Wissenschaftler demonstrierten das Gerät jetzt auf der Jahrestagung der American Association for the Advancement of Science in Washington. Moderne Prothesen reagieren auf die Aktivität von noch vorhandenen Muskeln. Das Gerät, das Todd Kuiken und sein Team entwickelt haben, nutzt dagegen Nerven im Armstumpf. Diese können auch Jahre nach einer Amputation noch intakt sein, berichtet Kuiken. Ex-Soldat Glen Lehman kann mit Hilfe seines künstlichen Arms sogar kleine Gegenstände aufheben.

Ebenfalls an der Entwicklung künstlicher Gliedmaßen, die allerdings über Elektroden im Gehirn gesteuert werden, arbeitet das Team von Andrew Schwartz von der University of Pittsburgh. Aufsehen erregt hatten die Wissenschaftler bereits vor einiger Zeit, als sie Affen dazu gebracht hatten, über Hirnelektroden einen Roboterarm zu steuern. Nun soll die Technik an Patienten mit Rückenmarksverletzungen getestet werden. Dass gedankengesteuerte Armprothesen funktionieren können, beweist seit einigen Jahren bereits das Gerät der Firma Otto Bock, das der Österreicher Christian Kandlbauer anstelle seines linken Arms trägt.

Ein Problem, so erklärte José del R. Millan von der École Polytechnique Fédérale in Lausanne, Schweiz, sei, dass man sich auf die Bedienung von Prothesen oder Rollstühlen ständig konzentrieren muss. Wer auf diese Weise etwa einen Rollstuhl steuere, sei nach etwa einer Stunde erschöpft.

Mit dem von ihm und Michele Tavella auf der Konferenz vorgestellten Hirn-Computer-Interface dagegen soll das leichter werden. Der kleine Roboter Robotino, den die Schweizer Wissenschaftler über eine Kappe steuern, die die Hirnströme misst, nimmt selbst über Sensoren Informationen aus der Umwelt auf, kann so selbstständig Hindernisse umfahren und folgt Befehlen, auch wenn diese nicht unablässig "gedacht" werden.

"Die Maschine lernt, die geistigen Intentionen der Person zu lesen", erklären die Forscher. "Dadurch kann der Benutzer geistig entspannen und weitere Aufgaben lösen, während er das Interface kontrolliert."

Konzentration ist dagegen dringend notwendig, wenn man mit Hilfe von Gehirnströmen ein Auto lenken will, so wie es Berliner Wissenschaftlerauf dem ehemaligen Flughafengelände Tempelhof inzwischen tun. Im Rahmen des Projekts AutoNOMOS der Freien Universität Berlin steuern Testpersonen einen Wagen mit Hilfe eines Epoc-Headsets der Firma emotiv, das über Sensoren für ein Elektroenzephalogramm (EEG) die Hirnströme misst.

Nachdem der Fahrer einen Computer auf Gedanken wie "rechts", "links", "beschleunigen" und "bremsen" geeicht hat - das geschieht, indem er lernt, einen virtuellen Würfel auf dem Bildschirm entsprechend zu bewegen - wird der Rechner an ein Auto angeschlossen, das sonst von einem Computer allein gesteuert wird. Mit Hilfe der Hinströme konnten die Wissenschaftler anschließend Lenkung, Gaspedal und Bremse bedienen.

"Bei unseren Testfahrten konnte ein mit EEG-Sensoren ausgestatteter Fahrer das Auto problemlos kontrollieren", erklärte Raúl Rojas, Leiter des AutoNOMOS-Projekts. "Es gab lediglich eine leichte Verzögerung zwischen den angedachten Befehlen und der Reaktion des Autos."

Auch eine Kombination aus Computer- und Hirnsteuerung probierten die Wissenschaftler aus. Dabei fuhr der Wagen computergesteuert - lediglich an Kreuzungen gab der Fahrer Kraft der Gedanken die Richtung an, in der die Fahrt fortgesetzt werden sollte.

Von einem Einsatz im normalen Straßenverkehr ist die Technik allerdings noch weit entfernt.