Wissenschaft: Proband im Tomograph steuert Roboter
Tirosh Shapira bedient einen Roboter aus der Ferne: Er befindet sich in Ramat Gan in Israel, der Roboter in Béziers in Frankreich. Das allein wäre noch nichts Besonderes - die Befehle werden per Internet von Israel nach Frankreich übertragen. Die Art und Weise, wie Shapira den Roboter steuert, ist jedoch ungewöhnlich: Er liegt in einem Tomographen und denkt.
Steuerung per fMRI
Normalerweise werden Hirnaktivitäten per Elektroenzephalografie (EEG) erfasst. Shapira liegt in einem Tomographen an der Bar-Ilan-Universität in Ramat Gan. Wenn er daran denkt, seine Arme und Beine zu bewegen, werden die Aktivitäten im Motorcortex per funktioneller Magnetresonanztomographie(öffnet im neuen Fenster) (Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI) aufgezeichnet. Der Motorcortex ist das Gehirnareal, das für die Steuerung von Bewegungen zuständig ist.
Die Signale aus Shapiras Gehirn werden von einem Algorithmus analysiert, die Daten dann per Internet nach Frankreich übertragen, und im Institut Universitaire de Technologie (IUT) in Béziers setzt sich der Roboter in Bewegung. Er hat eine kleine Kamera in seinem Kopf, die Shapira zeigt, wohin er gerade geht. Stellt sich dieser eine Bewegung mit einer Hand vor, dreht sich der Roboter um 30 Grad in die entsprechende Richtung. Denkt er daran, seine Beine zu bewegen, geht der Roboter.
Kleiner Zeitverzug
Die Fernsteuerung per Gedanken funktioniere beinahe in Echtzeit, berichtet der New Scientist(öffnet im neuen Fenster) . Es gebe einen kleinen Zeitverzug zwischen dem Moment, in dem der Proband an eine Bewegung denke, wenn also die Nerven im Gehirn aktiviert werden, und dem Moment, in dem es möglich sei, dessen Absichten optimal zu analysieren, erklärt Ori Cohen von der Bar-Ilan-Universität dem britischen Wissenschaftsmagazin.
Das Team um Cohen hat den Algorithmus entwickelt, der die Hirnstromaktivitäten der Testperson interpretiert. Shapira hat zunächst mit einem Avatar auf einem Computer trainiert, bevor er den Roboter in Béziers steuern durfte. Beim ersten Mal lief er nach eigenem Gutdünken mit dem Roboter in dem Raum im IUT herum. Beim nächsten Versuch musste er den Anweisungen eines Menschen folgen, der ihm zeigte, wo er hinlaufen sollte. Beim dritten Anlauf schließlich sollte Shapira eine Teekanne, die sich irgendwo in dem Raum befand, finden.
Roboter mit Gedanken steuern
Das Experiment ist Teil des Forschungsprojekts Virtual Embodiment and Robotic Re-embodiment(öffnet im neuen Fenster) (Vere), an dem Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus mehreren europäischen Ländern und Israel beteiligt sind. Aus Deutschland sind die Technische Universität München und die Universität in Mainz dabei. Fernziel ist, Roboter mit der Kraft der Gedanken zu steuern. Davon sollen beispielsweise Menschen mit schweren Lähmungen profitieren.
Als Nächstes wollen die Forscher den Algorithmus so verbessern, dass dieser nicht nur aktive Regionen im Gehirn erkennt, sondern auch Hirnstrommuster - das soll ein breiteres Spektrum an Bewegungen ermöglichen. Das fMRI bietet eine bessere Auflösung als EEG. Dieses ist aber deutlich weniger aufwendig und damit praktikabler.
Größerer Roboter
Zudem soll ein größerer Roboter eingesetzt werden. Der für die ersten Tests genutzte ist nur etwa einen halben Meter groß. Künftig soll der HRP-4(öffnet im neuen Fenster) des japanischen Unternehmens Kawada Industries(öffnet im neuen Fenster) zum Einsatz kommen. Dieser ist fast mannshoch und läuft stabiler, was ein besseres Gefühl der Verkörperung ermöglichen soll.
Shapira scheint sich aber auch mit dem kleinen Roboter perfekt identifiziert zu haben: Es habe sich angefühlt, als sei er wirklich dort gewesen, sagte er dem New Scientist. Als einmal die Verbindung ausgefallen sei, habe einer der Franzosen den Roboter hochgehoben, um nachzuschauen, wo das Problem war. Er habe daraufhin gedacht: Oh nein, stell mich wieder auf den Boden.