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Absicht erkennen statt Bewegung steuern: Internationale Forschende mit Beteiligung der Universität Trier denken die Interaktion von Mensch und Maschine neu.
Bisherige Systeme verbinden die Hirnareale, die für Bewegungssteuerung zuständig sind, mit einer Maschine. Der neue Ansatz plädiert dafür, Computer und Maschine die Absicht des Menschen erkennen zu lassen, sodass sie die dafür nötigen Bewegungen selbst berechnen und ausführen können. Vor allem für Menschen mit schweren Einschränkungen wäre das ein echter Gewinn an Selbstbestimmung.
Gehirn-Computer-Schnittstellen haben in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht. Menschen mit schweren Lähmungen können heute mit ihrer Gehirnaktivität Buchstaben auswählen, Roboterarme steuern, digitale Geräte bedienen und vereinzelt sogar flüssig kommunizieren. Doch Bewegungen wirken dabei oft ruckartig. Die Steuerung erfordert hohe Konzentration.
Der Mensch bleibt Urheber der Handlung
„Vor allem aber fehlt häufig das Gefühl, selbst Urheber der Handlung zu sein“, sagt Psychologe Prof. Dr. Christian Frings von der Universität Trier. „Genau hier setzen wir an. Handeln bedeutet, etwas mit einer Absicht zu tun. Wer einen Raum betritt, denkt nicht an einzelne Schritte, sondern daran, im Raum zu sein. Wer eine Tasse greift, denkt an das Ergebnis und nicht an die Muskelaktivität der Finger.“
Moderne Hirnforschung bestätigt diese Annahme. Bereits bevor eine Bewegung beginnt, sind im Gehirn Areale aktiv, die mit Wahrnehmung, Erwartung und Planung zu tun haben. Das Gehirn arbeitet mit inneren Vorhersagen über die Folgen einer Handlung. Erst danach werden motorische Programme aktiviert. Aus dieser Perspektive ist es wenig überraschend, dass Systeme, die ausschließlich Bewegungsbefehle auslesen, oft als unnatürlich erlebt werden.
Gehirn-Computer-Schnittstellen sollten daher nicht versuchen, einzelne Bewegungen zu entschlüsseln, sondern die beabsichtigten Effekte einer Handlung. Entscheidend ist nicht, wie eine Bewegung ausgeführt wird, sondern wozu sie dient.
Der neue Ansatz hat daher mehrere Vorteile: Bewegungen werden flüssiger und Menschen hätten mehr Gefühl von Kontrolle. Außerdem bleiben selbst bei gelähmten Personen oft die Hirnareale für Planung und Vorstellung intakt.
Fortschritte in KI ermöglichen Umsetzung
Lange Zeit schien die Umsetzung dieses sogenannten ideomotorischen Prinzips unmöglich. Fortschritte in der neuronalen Bildgebung und im maschinellen Lernen ermöglichen es jedoch, Wahrnehmungsinhalte und sogar vorgestellte Bilder aus Gehirnaktivität zu rekonstruieren. Forschende konnten zeigen, dass visuelle oder auditive Vorstellungen im Gehirn erstaunlich stabile Muster erzeugen, die sich entschlüsseln lassen.
Wenn ein System das Ziel kennt, kann es selbstständig Wege planen, Hindernisse berücksichtigen und Bewegungen anpassen, wie es moderne Roboter bereits tun. Künstliche Intelligenz könnte so dabei helfen, aus einer beabsichtigten Wirkung eine passende Abfolge von Handlungen abzuleiten.
Allerdings gibt es auch noch einige Herausforderungen. „Nicht jede Handlung, die wir uns vorstellen, wollen wir auch ausführend. Den Unterschied müssten die Systeme sorgfältig lernen“, so Neurowissenschaftler Prof. Dr. Christian Beste. Außerdem seien ethische Aspekte wie der Schutz der Gedankenwelt oder auch die Verantwortung bei Fehlinterpretationen zu berücksichtigen.
Dennoch wollen sich die Forschenden aus Trier, Dresden, Amsterdam, Maastricht Nijmegen und Kyoto auf den Weg machen, ihre Idee in internationaler Zusammenarbeit fortzusetzen. Die Universität Trier würde dabei den theoretischen Rahmen und Expertise zum kognitiven Verständnis um menschliche Handlungssteuerung liefern.
Prof. Dr. Christian Frings
Kognitive Psychologie
Mail: chfrings@uni-trier.de
Tel. +49 651 201-2957
Zum Artikel: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364661325003523
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Information technology, Medicine, Psychology
transregional, national
Cooperation agreements, Research projects
German
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