Mit der Kraft der Gedanken ein Modellauto steuern

Wissenschaftler entwickeln kontaktlose Gehirn-Computer-Schnittstelle

Wissenschaftler von der Technischen Universität in Braunschweig haben eine Gehirn-Computer-Schnittstelle entwickelt, mit der sich durch Gehirnströme Fahrzeuge oder Computer steuern lassen. Neu daran ist, dass die Elektroden keinen direkten Kontakt zum Kopf des Nutzers haben. Das vereinfacht die Anwendung.

Artikel veröffentlicht am 20. Juni 2008, 17:55 Uhr, Werner Pluta

Telekinese, Gegenstände nur durch die Kraft der Gedanken zu bewegen, ist ein alter Traum der Menschheit. In den vergangenen Jahren ist seine Erfüllung nähergerückt, dank Gehirn-Computer-Schnittstellen (Brain Computer Interface, BCI). Elektroden, die an den Kopf gesetzt werden, nehmen elektrische Impulse des Gehirns auf und setzen sie in Steuersignale für Computer um.

Video: Das Braunschweiger BCI

Die Nutzung solcher Datenkappen ist jedoch nicht sehr komfortabel. Wie beim Elektroenzephalogramm (EEG) wird auf die Haare des Nutzers eine Kontaktgel aufgetragen, damit die Signale besser an die Elektroden übertragen werden. Wissenschaftler um Meinhard Schilling vom Institut für Elektrische Messtechnik und Grundlagen der Elektrotechnik der Technischen Universität Braunschweig haben ein BCI entwickelt, das die anschließende Haarwäsche überflüssig macht: Die Elektroden berühren die Kopfhaut nicht. Das Braunschweiger BCI ist deshalb im Nu einsatzbereit. Der Nutzer setzt einfach einen Helm auf, in dem die Elektroden angebracht sind. Damit sei, schreiben die Wissenschaftler, "der Traum von einer einfachen Schnittstelle zwischen Gehirn und Maschine" wahr geworden.

Kapazitives EEG heißt die neue Methode. "Gehirnaktivitäten lassen sich auch an der Körperoberfläche nachweisen. Sie verursachen Ladungsverschiebungen im Bereich der Kopfhaut", erklärt Schilling. "Diese Änderung der elektrischen Ladung kann wiederum die Ladung auf einer metallischen Platte in Körpernähe beeinflussen." An diese Platte wird ein Verstärker angeschlossen, der das Signal verstärkt und aufbereitet. "So können wir selbst durch Haare hindurch die Gehirnströme aufzeichnen." Platte, Verstärker und Signalaufbereitungseinheit sind in einer Elektrode untergebracht, die in etwa den Durchmesser eines 2-Euro-Stückes hat.

In einem Test des Systems mussten die Probanden mit Hilfe des BCI ein Modellauto steuern. Um das Fahrzeug zu lenken, konzentrierten sie sich auf zwei blinkende Muster auf einem Bildschirm. Richteten sie ihre Aufmerksamkeit auf das rechte Muster, bog das Auto nach rechts ab. Entsprechend fuhr es nach links, wenn sie sich auf das linke Muster konzentrierten.

Als Steuersignale dienten in dem Test Signale aus dem Sehzentrum des menschlichen Gehirns. Diese sind allerdings zu schwach und zu kompliziert, um sie mit einem EEG zu verarbeiten. Um ein stärkeres Signal zu bekommen, griffen die Forscher zu einem Trick: Sie ließen die beide Muster in verschiedenen Frequenzen blinken. Wird ein großer Teil des Gesichtsfeldes von blinkenden Mustern eingenommen, entstehen Signale, die stark genug sind, um sie herauszufiltern und zu verarbeiten.

Allerdings wollen die Wissenschaftler mit dem BCI nicht nur Modellautos steuern. Sie sehen eine Reihe von Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise im medizinischen Bereich. Hier kann es helfen, Rollstühle oder Prothesen zu steuern. Auch Gehirnkrankheiten ließen sich damit diagnostizieren. Anwendungen gibt es schließlich auch im Unterhaltungsbereich, etwa bei Computerspielen.

Die kontaktlose Methode haben die Braunschweiger in Zusammenarbeit mit der Klinik für Neurologie der Berliner Charité und dem Berliner Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik (FIRST) entwickelt. Diese beiden Institutionen haben vor einigen Jahren das Berlin Brain Computer Interface (BBCI) entwickelt.