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Computer lesen Hirnsignale ohne wochenlanges Training
Köln - Technische Systeme ermöglichen heute Hirnsignale von gelähmten Patienten in Echtzeit zu entschlüsseln und in Aktionen umzusetzen. Mit früheren Varianten sogenannter Brain-Computer Interfaces (BCI) war es Betroffenen möglich, in einem wochenlangen, intensiven Training etwa die Bedienung eines Textprogramms zu erlernen. Zwar konnten Neurophysiologen und Computerwissenschaftler diesen zeitaufwändigen Lernprozess schon deutlich verkürzen. Schnelle Reaktionen von Zehntelsekunden, wie sie etwa zur Steuerung eines Rollstuhls nötig sind, waren jedoch bis vor kurzem nicht möglich.
Wie die neue Mensch-Maschine-Schnittstelle funktioniert und warum neben der Medizin auch Industrie und Militär daran interessiert sind, erläutern Experten auf der Pressekonferenz anlässlich der 56. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Klinische Neurophysiologie und funktionelle Bildgebung (DGKN) am 15. März 2012 von 12 bis 13 Uhr in der Koelnmesse.
Mit der klassischen BCI-Anwendung können gelähmte Patienten aktive Prothesen oder Textprogramme steuern. Erste Erfolge wurden in den 1990er Jahren mit Systemen erzielt, bei denen die Anwender allmählich lernten, ihre Hirnströme zu ändern. „Allerdings mussten sie zum Teil wochenlang trainieren, um ein Textprogramm zu bedienen“, erläutert Professor Dr. med. Gabriel Curio, leitender Oberarzt in der Abteilung für Neurologie und klinische Neurophysiologie an der Charité Berlin.
Um dieses zeitaufwändige Lernen der Nutzer zu verkürzen, verfolgten die Neurophysiologen der Charité zusammen mit Computerwissenschaftlern der TU Berlin unter dem Motto „let the machines learn“ den umgekehrten Weg: Beim Berliner BCI lernt nicht mehr der Nutzer spezielle Hirnsignale für den Computer zu erzeugen, sondern der Computer lernt, typische Elektroenzephalografie (EEG)-Muster der Nutzer zu entschlüsseln. Nach einer Kalibrationsphase von weniger als 20 Minuten sind die ersten rein ‚gedanken-gesteuerten’ Aktionen möglich. Erfahrene Nutzer erzielen heute in Studien eine Treffergenauigkeit von 90 Prozent: „Mit einer ‚mentalen Schreibmaschine’ können sie in 30 Minuten mehrere Sätze mit bis zu 210 Buchstaben verfassen, “ berichtet Curio.
„Jüngste Weiterentwicklungen der EEG-gestützten BCI-Technik ermöglichen auch Anwendungen, die sehr rasche Reaktionen erfordern, wie das Steuern eines Rollstuhls“, erklärt der Neurophysiologe. Denn anhand des EEGs lassen sich motorische Absichten des Patienten in Echtzeit erfassen. Auch Menschen, die unter dem seltenen Locked-in-Syndrom leiden, können BCI nutzen. Diese Patienten sind vollständig gelähmt, können auch nicht sprechen, sind aber bei Bewusstsein. „Brain-Computer Interfaces bieten ihnen eine neue Möglichkeit, mit der Außenwelt zu kommunizieren“, sagt Curio im Vorfeld des Kongresses der DGKN. Die Technik wird aktuell in klinischen Studien erprobt, um sie künftig auch in der Praxis verfügbar zu machen.
„Ein Problem, an dem Neurologen aktuell arbeiten, ist der sogenannte BCI-Analphabetismus“, erklärt Curio. Unabhängig davon, ob der Computer vom Menschen lernt oder umgekehrt, können bis zu 30 Prozent der Probanden die BCI-Technik nicht zuverlässig anwenden. Neue Computerprogramme nutzen gleichzeitig mehrere EEG-Signalarten und haben die Rate dieses „BCI-Analphabetismus“ gesenkt. „Viele zuvor erfolglose BCI-Nutzer schaffen es jetzt, das System innerhalb von nur einer Stunde zu steuern.“
Zwar tragen Probanden heute bei wissenschaftlichen Experimenten noch eine auffällige Haube mit vielen Kabeln. „Künftige BCIs werden für andere Menschen aber unsichtbar sein“, sagt Professor Dr. med Gereon Fink, Kongresspräsident der 56. Jahrestagung der DGKN, voraus. Allerdings könnte die BCI-Technik nicht nur in der Medizin zum Einsatz kommen. „Auch Industrie und Militär möchten sie nutzen.“ Es sei daher an der Zeit, eine öffentliche Diskussion zu ethischen Auswirkungen dieser Technologie zu führen. Wo Neurophysiologen die Grenzen von Mensch-Maschine-Schnittstellen sehen, diskutieren sie auf der Pressekonferenz am 15. März von 12 bis 13 Uhr im Rahmen des DGKN-Kongresses in Köln.
Terminhinweise:
Kongress-Pressekonferenz
anlässlich der 56. Jahrestagung der DGKN
Termin: 15. März 2012, 12.00 bis 13.00 Uhr
Ort: Konferenzraum B, Koelnmesse, Congress-Centrum Nord
Programm: http://www.dgkn2012.de/modules/informationen/item.php?itemid=12
Vorträge im Rahmen des Kongress:
Erste Ergebnisse wiederholter Brain-Computer Interface (BCI) Messungen bei einer langjährig vollständig gelähmten ALS-Patientin
Termin: Freitag, 16. März 2012, 9.00 bis 12.30 Uhr
Ort: Rheinsaal II, Koelnmesse
Neues im Werkzeugkasten: Technische Innovationen für die klinische Neurophysiologie
Termin: Samstag, 17. März 2012, 9.00 bis 10.30 Uhr
Ort: Konrad-Adenauer-Saal, Koelnmesse, Messeplatz 1, 50679 Köln
Kontakt für Rückfragen/Akkreditierung:
Pressestelle DGKN
Kathrin Gießelmann/Anne-Katrin Döbler
Postfach 30 11 20
70451 Stuttgart
Tel.: 0711 8931-981
Fax: 0711 8931-167
giesselmann@medizinkommunikation.org
www.dgkn2012.de
http://www.dgkn2012.de/modules/informationen/item.php?itemid=12
Criteria of this press release:
Journalists
Biology, Information technology, Medicine
transregional, national
Press events, Research results
German
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