Brain Computer Interface: Mit dem Raspberry Pi Gedanken lesen

Ein Modul namens PiEEG soll die Hardware zum Steuern mittels Gedanken per BCI deutlich günstiger machen. Ganz einfach wird sie dadurch aber nicht.

Artikel veröffentlicht am 4. April 2023, 12:45 Uhr, Johannes Hiltscher

Hier noch ein Prototyp, bald soll die finale Version erscheinen: das Modul PiEEG für den Raspberry Pi. (Bild: HackerBCI)

Maschinen ohne Eingabegeräte zu steuern, das ist eines der Versprechen sogenannter Gehirn-Computer-Schnittstellen, kurz BCI (Brain Computer Interface). Die möglichen Anwendungen sind vielfältig, von der Prothese bis zur quasi per Gedanken steuerbaren Drohne. Einziges Problem: Die benötigte Hardware ist teuer. Ildar Rakhmatulin, Forscher an der Herriot Watt University in Edinburgh, will das ändern: Ein von ihm entworfenes Modul für den Raspberry Pi soll BCI erschwinglich machen (via CNX Software).

Auf dem PiEEG genannten Modul sitzt ein spezieller Analog-Digital-Wandler (ADC) von Texas Instruments. Der ADC1299 (Datenblatt) ist speziell für die Erfassung der elektrischen Signale von Nerven und Muskeln mittels Elektroenzephalo- oder Elektrokardiografie ausgelegt. Das Messrauschen ist gering, die Abtastrate kann von 250 bis 16.000 Abtastungen pro Sekunde (Samples per Second, SPS) eingestellt werden. Auch die integrierten Verstärker sind einstellbar. Das PiEEG-Modul soll außerdem über eine hochwertige Spannungsversorgung verfügen, ohne die der ADC seine Fähigkeiten nicht ausspielen kann.

Bereits seit zwei Jahren nutzt Rakhmatulin den ADS1299 im Rahmen seiner universitären Arbeit, wie eine Veröffentlichung von 2021 zeigt. Seitdem hat er das Modul und die zugehörige Software kontinuierlich weiterentwickelt und eine Firma namens HackerBCI gegründet, um beides zu vermarkten.

Ende Januar startete Rakhmatulin eine Crowdfunding-Kampagne bei Crowdsupply. Die läuft noch bis zum 27. April 2023. Für 250 US-Dollar sollen Unterstützer eines der Module mit vier Kanälen bekommen, für 350 US-Dollar gibt es acht Kanäle. Passende Messsonden müssen sich Backer noch besorgen. Für Messungen der Hirnaktivität sind das die bekannten Elektrodenmützen. Wie sich eine solche Haube selber bauen lässt, zeigt eine Anleitung dafür im Github-Repository von HackerBCI.

Gedankenkontrolle ist nicht ganz einfach

Um zu zeigen, was mit PiEEG möglich ist, hat Rakhmatulin ein Video erstellt, in dem er eine Spielzeugmaus mit dem Modul steuert. Dazu nutzt er Muskelaktivitäten, das Modul liefert kontinuierlich die gemessenen Spannungen. Daraus müssen dann mittels digitaler Signalverarbeitung die gesuchten Daten extrahiert werden.

Ein fertiges Paket, mit dem sich direkt komplexe Steuerungen erstellen lassen, ist PiEEG also nicht. Es richtet sich an Forscher und ambitionierte Bastler, die auf der Suche nach herausfordernden Projekten sind. Ein Neuralink ist PiEEG ebenfalls nicht – dafür muss man sich keine Elektroden in den Kopf stecken. Und falls die Rechenleistung des Raspberry Pi nicht reicht: HackerBCI hat bereits ein Modul für die Jetson-Nano-Boards von Nvidia angekündigt.