Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/neuralink-das-ganze-upload-thema-ist-science-fiction-1908-142940.html    Veröffentlicht: 02.08.2019 12:01    Kurz-URL: https://glm.io/142940

Neuralink

Das ganze Upload-Thema ist Science Fiction

Elon Musk hat bei der Vorstellung des BCI seines Unternehmens Neuralink vollmundige Ankündigungen gemacht, was mit dem System in Zukunft alles möglich sei. Wir haben einen Hirnforscher gefragt, was von solchen Versprechungen zu halten ist.

Das klang doch zu verlockend, was das US-Unternehmen Neuralink in der vergangenen Woche angekündigt hat: Es habe einen neuartigen Chip entwickelt, der als Schnittstelle zu einem Computer (Brain-Machine-Interface, BCI) ins Gehirn implantiert werden solle. Die Operation soll ein Roboter übernehmen.

Über hauchdünne Elektroden wird der Chip mit Nervenzellen im Gehirn verbunden. Die Elektroden sollen Signale der Nervenzellen erfassen. Das Implantat kommuniziert mit einem Sender, den der Implantatnutzer hinter dem Ohr trägt, ähnlich wie ein Hörgerät. Der Sender wiederum verbindet sich mit dem Smartphone, auf dem eine entsprechende App installiert ist. So sollen beispielsweise Menschen mit Bewegungseinschränkungen wie einer Querschnittslähmung einen Computer bedienen.

Solche Systeme gibt es schon. Doch Neuralink-Chef Elon Musk wäre nicht Elon Musk, wenn er nicht noch eine markige Ankündigung nachschieben würde: Über die Implantate soll es möglich sein, die Fähigkeiten des menschlichen Gehirns zu verbessern. Die Vision ist, dass es in ferner Zukunft möglich sein soll, über den Chip neue Fähigkeiten zu laden, etwa eine neue Fremdsprache.

Ist das möglich oder Science Fiction? Wir haben Moritz Helmstaedter gefragt. Der Mediziner, Physiker und Neurowissenschaftler ist Geschäftsführender Direktor des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung in Frankfurt am Main. Er arbeitet auf dem Gebiet der Konnektomik oder Connectomics, einer noch relativ jungen Teildisziplin der Neurowissenschaften.

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Golem.de: Herr Helmstaedter, wo stehen wir jetzt? Was können BCIs heute?

Moritz Helmstaedter: Das Ziel ist, mit dem Gehirn direkt und nicht nur indirekt zu interagieren. Das heißt, die Nervenzellen in ihrer Aktivität zu beobachten und zu stimulieren. Das versucht man schon seit langem, in den letzten Jahren hat es aber erhebliche Fortschritte gegeben, wie präzise das machbar ist.

Mit den bekannten klassischen Methoden wie EEG oder EMG hat man zunächst elektrische Aktivität im Gehirn von außen abgeleitet. Dann wurden Möglichkeiten entwickelt, um Neuronen zu stimulieren, sowohl von außen mit transkranieller Magnetstimulation als auch invasiv mit sogenannter Deep-Brain-Stimulation, die heute Parkinson-Patienten wirklich hilft.

Worum es jetzt geht ist, die Auflösung dieser Methodiken vielfach zu erhöhen, um auf Nervenzellebene Aktivität zu lesen und zu steuern. Das steht aber noch am Anfang: Es gibt erste Erfolge, wissenschaftlich interessante Signale abzuleiten. Nun versucht man, das so hochzuskalieren, dass auf das Netzwerk der Nervenzellen nicht nur an einzelnen Stellen, sondern in immer größeren Anteilen zugegriffen werden kann. Da hat Neuralink einen weiteren Schritt gemacht. Aber man muss viele der Versprechungen natürlich vorsichtig sehen.

Kein Durchbruch

Golem.de: Was ist denn das Neue, der Fortschritt bei Neuralink?

Helmstaedter: Die aktuellen Ergebnisse von Neuralink sind erst als BioRxiv-Paper publiziert, also noch nicht durch die Expertenbegutachtung validiert. Nach meinem Eindruck ist keine der hier beschriebenen Entwicklungen für sich genommen ein Durchbruch. Polymer-Elektroden gab es schon vorher: Anstatt steife Elektroden zu verwenden, die Schäden im Gehirn anrichten, nutzt man flexiblere, die sich besser ins Gewebe einpassen. Aber das Gesamtpaket aus Polymer-Elektroden, Ausleseelektronik, einer relativ hohen Zahl von Elektroden sowie Robotern, die diese besser ins Hirngewebe inserieren können - das ist sicherlich ein Fortschritt.

Neuralink spricht von Ableitungen über mehr als 1.000 Kanäle. Da gibt es noch viele offene Fragen. Die größte Schwierigkeit sind dauerhafte Ableitungen: Elektrische Signale für einige Stunden abzuleiten, ist viel einfacher als über Tage, Wochen oder gar Monate. Das Gehirn reagiert, wenn man ein Kabel hineinschiebt. Das kann dann dazu führen, dass die Elektroden bald nicht mehr funktionieren, weil sie von Gliazellen bedeckt werden. Nach meinem Eindruck ist das in der aktuellen Neuralink-Arbeit nicht untersucht worden.

1.000 Ableitungen ist nicht viel

Und dann: Mehr als 1.000 Ableitungen klingt erst einmal beeindruckend. Aber wenn man wirklich das Netzwerk der Nervenzellen belauschen und stimulieren will, im Detail und mit hoher Auflösung, dann muss man mit einem großen Anteil der Nervenzellen kommunizieren. Da sind selbst 1.000 Nervenzellen nun aber gar nicht viel: Das Gehirn einer Maus besteht aus 70 Millionen Nervenzellen, das einer Ratte aus mehr als 200 Millionen und das des Menschen aus 86 Milliarden Nervenzellen.

Wir reden hier also in keiner Weise darüber, die Aktivität des Nervenzellennetzwerks in seiner Gänze zu vermessen! Und welche Zahl von Nervenzellen man messen und stimulieren muss, um komplexere Vorgänge im Gehirn auszulesen oder anzustoßen: Das ist eine wissenschaftliche Frage, die nicht geklärt ist.

Golem.de: Gibt es einen Anhaltspunkt, wie viele Zellen man messen oder stimulieren muss?

Helmstaedter: Auf der einen Seite ist es so, dass schon einzelne Nervenzellen einen unglaublichen Effekt haben können. Es gibt Studien, die zeigen, dass zum Beispiel die Stimulation einer einzigen Nervenzelle im Cortex einer Ratte dazu führen kann, dass sich ein Schnurrhaar bewegt. Das ist doch unglaublich: Die Ratte hat 200 Millionen Neuronen, aber schon eine einzelne Nervenzelle kann die Schnurrhaarbewegung erreichen. Solche Daten würden dafür sprechen, dass auch die einzelne Nervenzelle eine große Rolle spielt.

An komplexen Aufgaben sind sehr viele Nervenzellen beteiligt

Auf der anderen Seite wissen wir aber, dass für komplexere Aufgaben, für Erkennungs- oder Planungsaufgaben, immer große Netzwerke wichtig sind. Da reden wir mindestens über tausende Nervenzellen für jede einzelne Aufgabe, wahrscheinlich aber eher hunderttausende oder mehrere Millionen.

Es ist sehr wahrscheinlich, dass je komplexer die Aufgabe ist, umso mehr Nervenzellen daran beteiligt sind - und das nicht nur an einem Ort im Gehirn, sondern an vielen. Je komplexer die Aufgaben werden, desto weniger wahrscheinlich ist es, dass man sie mit einer lokalen Stimulation oder einer lokalen Messung verstehen oder beeinflussen kann.

Nun muss man aber auch die jeweilige Anwendung im Blick behalten: Um es einem gelähmten Menschen zu ermöglichen, durch Aktivität im Gehirn Gliedmaßen zu steuern, reichen irgendwelche Signale, die den Steuerungskommandos entsprechen, die der Mensch abgeben will, um eben eine Gliedmaße zu bewegen. Da ist es einfach wichtig, dass man Signale bekommt, die diese Information enthalten. Man muss die Signale finden, liest sie aus und spielt sie in eine künstliche Stimulation der Gliedmaßen wieder ein. Dafür muss man nicht genau verstehen, was im Gehirn passiert - es genügt, Signale zu finden, die diesen Steuerungswunsch widerspiegeln.

Klar ist aber auch: Für Argumente über Uploads oder kognitive Enhancements begibt man sich in eine ganz andere Größenordnung von Komplexität. Da geht es um ganz anspruchsvolle Rechenprozesse, die noch nicht gut verstanden sind. Solche Behauptungen halte ich für wilde Spekulation.

Vieles ist nicht verstanden

Golem.de: Ist es denn grundsätzlich möglich, Wissen ins Gehirn zu laden? Und wie müssten solche Signale dann kodiert sein?

Helmstaedter: Mit einer Messung von außen sieht man im besten Fall, wann ein Spike, also ein Aktionspotential, in der Nervenzelle aufgetreten ist. Wir wissen aber, dass die wenigsten Nervenzellen zu einem gegebenen Zeitpunkt aktiv sind. Die meisten sind still. Sie sind aber mindestens ebenso wichtig wie die aktiven. Wenn man das Nervenzellennetzwerk wirklich verstehen und in seiner Aktivität steuern will, dann reicht es nicht, lediglich den aktiven Nervenzellen zuzuhören, sondern man muss auch verstehen, welche Nervenzellen nicht aktiv sind. Dies gelingt bisher nur mit optischen Methoden. Hier sehen Sie ein klares Limit dessen, was mit Elektroden heute möglich ist.

Dann zum Thema Upload von Wissen: Was man nicht vergessen darf, wir reden hier über Nervenzellen - die Speicherung von Informationen im Gehirn geschieht aber nach allem, was wir wissen, auf der Ebene der Synapsen, den Kommunikationsorten zwischen den Neuronen. Jede der 86 Milliarden Nervenzellen im menschlichen Gehirn hat rund 10.000 davon. Wenn man also irgendwelches Wissen ins Gehirn einbringen möchte, dann muss man sich sehr genau überlegen, wie man das machen will. An die Synapsen kommen wir nur indirekt heran. Die könnte man natürlich elektrisch stimulieren, aber das ist ein anderes Level von Präzision. Deshalb halte ich das ganze Upload-Thema aktuell für Science Fiction.

Golem.de: Sie haben mehrfach Wendungen benutzt wie "nach allem, was wir wissen" oder "das ist noch nicht ganz verstanden." Stehen wir beim Verstehen des menschlichen Gehirns noch am Anfang ?

Helmstaedter: Absolut. Wir stehen in der Hirnforschung - das macht sie auch so interessant - am Anfang eines umfassenderen Verständnisses der Nervenzellnetzwerke. Wir wissen relativ viel über einzelne Nervenzellen, auch dank der Elektrodentechniken. Man kann die Aktivität einzelner Nervenzellen ganz gut vermessen.

Netzwerke der Nervenzellen noch nicht gut verstanden

Aber die Netzwerke der Nervenzellen - und darin steckt wahrscheinlich das Interessanteste im Gehirn - sind weder in ihrer Struktur noch in ihrer Aktivität gut verstanden. Da sind wir noch ganz am Anfang.

Golem.de: Mit Tesla hat Musk die Elektromobilität sehr stark vorangebracht. Wie sieht das mit Neuralink aus? Hilft eine solche Ankündigung der Hirnforschung oder weckt sie nur unrealistische Erwartungen?

Helmstaedter: Erst einmal bin ich der Meinung, dass Kompetition in der Wissenschaft gut ist. Man darf aber nicht den Eindruck gewinnen, dass Herr Musk der Einzige sei, der an diesen Themen arbeitet. Es gibt viele wissenschaftliche Gruppen und Startups in diesem Feld, die sehr gute Arbeit machen, aber vielleicht nicht die PR-Maschine haben wie Herr Musk. Das ist ein sehr aktives Forschungsfeld, da passiert gerade vieles, was insbesondere für klinische Themen vielversprechend ist.

Allerdings bin ich der Meinung, dass man bei Versprechungen und Prophezeiungen sehr vorsichtig sein muss, denn da geht es auch um das Vertrauen der Öffentlichkeit. Wenn eine Wissenschaftlerin oder ein Wissenschaftler etwas behauptet, sollte das zumindest einen gewissen Realitätsbezug haben. Da sehe ich nicht immer die gebotene Vorsicht. Das ist aber in der Natur des Wissenschaftlers: Wir sollten immer auf die Zweifel hinweisen, weil wir eben Forscher sind und nicht Propheten.  (wp)


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