BCI: Mausschubsen mit dem Gehirn ist so einfach wie per Hand

Ein BCI nutzen zu lernen, ist wie das Erlernen einer einfachen motorischen Fähigkeit. Das haben Forscher in den USA nachgewiesen. Sie glauben, mit dieser Erkenntnis bessere Gehirn-Computer-Schnittstellen entwickeln zu können.

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Gehirnmodell mit aktiven Regionen bei BCI-Nutzung: Muster wie bei quasi automatischen Handlungen
Gehirnmodell mit aktiven Regionen bei BCI-Nutzung: Muster wie bei quasi automatischen Handlungen (Bild: Jeremiah Wander/University of Washington)

Dem Gehirn ist es offensichtlich egal, ob es eine Bewegung oder eine Funktion über eine Gehirn-Computer-Schnittstelle (Brain-Computer-Interface, BCI) steuert: Wissenschaftler von der Universität des US-Bundesstaates Washington in Seattle haben herausgefunden, dass das Gehirn den Umgang mit einem BCI ebenso schnell und einfach erlernt wie einfache motorische Fähigkeiten.

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"Ähnlich wie beim Erlernen vom Tippen oder Fahrradfahren zeigte sich bei den BCI-Nutzern mit fortschreitender Übung ein Übergang von einer absichtlichen, kognitiv ausgerichteten Denkweise zu einer beinahe automatischen Steuerung", schreiben die Forscher um Rajesh Rao in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences. Das bedeutet, dass etwa Gelähmte problemlos lernen können, eine robotische Prothese per Gedanken zu bedienen.

Elektroden auf dem Gehirn

Sie haben sieben Epilepsiepatienten eine Elektrodenanordnung auf das Gehirn gesetzt, um herauszufinden, wo im Gehirn die Anfälle entstehen. Dabei haben die Wissenschaftler auch getestet, wie das Gehirn auf ein BCI reagiert. Die Probanden sollten mit ihren Gedanken einen Mauszeiger auf dem Bildschirm steuern. Die Elektroden zeichneten die Hirnaktivitäten auf und sandten sie an einem Computer, der sie in Steuersignale verwandelte.

Erwartungsgemäß zeigten die Testpersonen anfangs starke Aktivitäten im präfrontalen Cortex - dieser Bereich des Gehirns im Stirnbereich wird mit dem Erlernen neuer Fähigkeiten in Verbindung gebracht. Nach etwa zehn Minuten ließ die Aktivität im vorderen Hirnbereich nach. Die Hirnsignale zeigten stattdessen Muster wie bei alltäglichen Handlungen, die praktisch automatisiert durchgeführt werden, etwa mit der Hand zu winken oder nach einem Ball zu treten.

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Die Ergebnisse zeigten, dass sich solche Tätigkeiten gut einüben ließen, erklärt Rao. "Am Anfang gibt es viele Aktivitäten in den kognitiven Bereichen des Gehirns. Je besser man eine Aufgabe beherrscht, desto weniger werden diese Ressourcen aber benötigt und stehen wieder zur Verfügung."

Sie hätten nun einen Hinweis des Gehirns, wann ein Proband eine Aufgabe beherrsche, sagt Raos Kollege Jeffrey Ojemann. Wenn dieser nicht mehr auftrete, könne man davon ausgehen, dass der Patient die Tätigkeit beherrsche. Das sei ein wichtiger Anstoß, um künftig bessere BCIs zu entwickeln, sagt Jeremiah Wander. "Wenn wir besser verstehen, wie jemand lernt, diese Geräte zu nutzen, können wir sie so bauen, dass sie entsprechend reagieren."

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