BCI: Gedanken lassen Drohne fliegen

Forscher in den USA haben eine Gedankensteuerung für eine Drohne entwickelt. Gedacht ist das nicht invasive BCI für Patienten, die aufgrund einer Krankheit ihre Gliedmaßen nicht mehr bewegen können.

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Gedankengesteuerte Drohne: Fliegen mit der Faust
Gedankengesteuerte Drohne: Fliegen mit der Faust (Bild: University of Minnesota)

Bin He lässt nicht seine Gedanken fliegen, sondern fliegt mit seinen Gedanken - eine Drohne nämlich: Er hat eine Gehirn-Computer-Schnittstelle (Brain-Computer-Interface, BCI) entwickelt, mit deren Hilfe seine Studenten eine Drohne durch einen Reifen springen lassen. Es geht ihm aber nicht in erster Linie ums Fliegen.

Das BCI besteht aus einer Kappe mit 64 Elektroden, die über dem Bewegungszentrum des Gehirns, dem Motorcortex, sitzen. Denkt der Träger an eine bestimmte Bewegung, kann er die Drohne steigen oder sinken, nach links, rechts oder geradeaus fliegen lassen.

EEG und fMRI

Sie hätten zu den Ersten gehört, die mit Hilfe von Elektroenzephalografie (EEG) und funktioneller Magnetresonanztomographie (Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI) erfasst hätten, wo im Gehirn Neuronen aktiviert werden, wenn an eine Bewegung gedacht werde, erklärt He. "Deshalb wissen wir jetzt, wo die Signale herkommen."

Es habe sich gezeigt, dass der Gedanke daran, die Faust zu ballen, Signale produziere, die sich gut identifizieren lassen. "Zu wissen, welche Art von Signalen bei einer bestimmten Vorstellung einer Bewegung erzeugt wird, hilft uns, das System, mit dem ein fliegendes Objekt in Echtzeit gesteuert wird, zu optimieren", sagt der Wissenschaftler von der Universität des US-Bundesstaates Minnesota.

Fliegen mit der Faust

Entsprechend wird die Drohne vor allem mit der Faust geflogen: Denke der Pilot daran, seine rechte Hand zur Faust zu ballen, steuere die Drohne nach rechts, erklärt Karl LaFleur. Analog wird nach links geflogen. Der Gedanke, beide Fäuste zu ballen, lässt die Drohne steigen.

Bevor sie die Drohne fliegen durften, trainierten die Probanden zuerst: Sie mussten einen Cursor erst in einer, dann in zwei Dimensionen auf dem Bildschirm bewegen. Als sie das beherrschten, kam die dritte Dimension hinzu - in Form eines virtuellen Hubschraubers, den sie ebenfalls am Computer steuerten.

Drohne mit Kamera

In der Realität konnten sie die Drohne, eine AR.Drone von Parrot, sogar durch einen Reifen fliegen lassen. Damit der Pilot sieht, wohin er den Quadrocopter denkt, ist dieser mit einer Frontkamera ausgestattet. Die Bilder werden auf einen Monitor übertragen.

Allerdings geht es He nicht darum, ein System zur Steuerung von Drohnen zu schaffen. Sein Ziel sei ein nicht invasives BCI, mit dem sich komplexe Operationen in einem dreidimensionalen physikalischen Raum durchführen lassen, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Journal of Neural Engineering. So könnten Menschen mit einer neurodegenerativen Erkrankung mit dem BCI einen Computer, eine bionische Prothese oder einen Rollstuhl steuern, sagt He. Auch ein Einsatz bei der Behandlung von Schlaganfallpatienten ist denkbar.

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