iBrain Stephen Hawking ins Gehirn geschaut

Der US-Wissenschaftler Philip Low hat eine einfach einsetzbare Gehirn-Computer-Schnittstelle entwickelt. Zusammen mit dem Physiker Stephen Hawking arbeitet er an der Möglichkeit, das System zum Gedankenlesen einzusetzen.

Was denkt Stephen Hawking? Das will Philip Low, Wissenschaftler an der Stanford-Universität und Chef des Unternehmens Neurovigil, wissen. Um das herauszufinden, hat er iBrain entwickelt, ein Gerät, das Hirnströme auffängt und sie an einen Computer weiterleitet.

Bei iBrain handelt es sich um ein Ein-Kanal-Elektroenzephalografie-Aufzeichnungsgerät (EEG). Es besteht aus einem helmartigen Gebilde aus schwarzen Bändern: einem Stirnband mit Elektroden und zwei Bändern, die sich oben auf dem Kopf kreuzen, um das Gerät in Position zu halten. Am Kreuzungspunkt der Bänder sitzt ein kleines Kästchen, in dem die nötige Elektronik untergebracht ist sowie der Akku, der das System mit Energie versorgt. Über einen USB-Anschluss werden die Daten ausgelesen.

Schlaf- und Wachphasen

Hinzu kommt ein System zur Auswertung, der Sleep Parametric EEG Automated Recognition System Algorithmus (Spears). Dieser erstellt eine Karte der Gehirnaktivitäten, aus denen sich die Unterschiede zwischen Wach- und Schlafphasen ablesen lassen.

"Das iBrain kann Daten in Echtzeit im eigenen Bett eines Probanden sammeln, wenn er fernsieht oder irgendetwas anderes tut", beschreibt Low seine Entwicklung in der New York Times. Ursprünglich ist das Gerät zur Schlafanalyse entwickelt worden, beispielsweise als Alternative zu teuren Schlaflaboren.

Gedankenmuster erzeugen

Im vergangenen Sommer besuchte Low Hawking und setzte ihm iBrain auf. "Die Idee war, herauszufinden, ob Stephen seine Gedanken nutzen kann, um ein konsistentes und wiederholbares Muster zu erzeugen, das der Computer etwa in ein Wort, in Buchstaben oder ein Kommando für den Computer verwandeln kann", erzählt Low.

Er wies den Physiker an, sich vorzustellen, seine rechte Hand zusammenzuballen. Der an Amyotropher Lateralsklerose (ALS) erkrankte Hawking kann zwar seine Hand nicht bewegen, aber der Motorkortex, das Bewegungszentrum in seinem Gehirn, kann dennoch Signale erzeugen. Diese konnte der Spears-Algorithmus erkennen und sie als eine Reihe von Spitzen in einem Raster darstellen.

Hirnmuster auslesen

Hawking erlernte, verschiedene Muster zu erzeugen, indem er sich vorstellte, seine Hände oder Gliedmaßen zu bewegen. Mit Fortschreiten der Technik soll das System in der Lage sein, auch komplexere Hirnaktivitäten auszulesen und sie in Worte zu wandeln. Das System soll sich daneben für eine Reihe weiterer medizinischer Anwendungen nutzen lassen, etwa zur Diagnose von Depressionen oder Autismus: Ärzte sollen es nutzen können, um anhand von Hirnwellen Medikamente richtig dosieren zu können.

"Das ist sehr spannend, denn es eröffnet uns ein Fenster in das menschliche Gehirn. Wir entwickeln eine Technik, die der Menschheit zum ersten Mal den Zugang zum menschlichen Gehirn ermöglicht", sagte Low der britischen Tageszeitung Daily Telegraph.

Hilfe für ALS-Kranke

Er habe sich an dem Projekt beteiligt, weil er hoffe, dass ALS-Patienten künftig von diesen Ergebnissen profitieren könnten, sagte Hawking der New York Times. Durch das Fortschreiten der Nervenkrankheit kann er inzwischen nur noch über seine Wangen kommunizieren: Infrarotsensoren an seiner Brille erfassen die Bewegungen der Wangen. Ein Computer erzeugt daraus Worte. Eine Nachricht kann unter Umständen mehrere Minuten dauern.

Low und Hawking wollen ihre Ergebnisse auf der Francis Crick Memorial Conference, die am 7. Juli 2012 in Cambridge stattfindet, vorstellen.