Freitag, 29. August 2014

Schwer Gelähmte steuern Computer mit Gedanken


Über Elektroden am Kopf werden die Hirnströme gemessen und in Steuersignale für den Computer umgewandelt | Copyright: TU Berlin/PR/Ulrich Dahl

Berlin (Deutschland) - Eine aktuelle Studie Berliner Forscher zeigt, dass schwer gelähmte Menschen mit der so genannten BCI-Technologie "Brain Computer Interface"-Technologie (BCI) über Gehirnströme schneller als mit herkömmlichen muskelbasierten Unterstützungssystemen kommunizieren und mit der Umwelt interagieren können.

Wie die Forscher um Prof. Dr. Klaus-Robert Müller und Johannes Höhne von der TU Berlin, Dr. Michael Tangermann von der Universität Freiburg und Prof. Dr. Andrea Kübler von der Universität Würzburg aktuell im Fachjournal "PLoS One" (DOI: 10.1371/journal.pone.0104854) berichten, basiert die Studie auf Untersuchungen von Patienten, die aufgrund einer neuronalen Erkrankung wie etwa nach einem Schlaganfall nicht eigenständig kommunizieren können.


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Bei "Brain Computer Interfaces" handelt es sich um Gehirn-Computer-Schnittstellen, die eine direkte Verbindung vom menschlichen Gehirn mit einem Computer herstellen und Gedanken in Steuersignale übersetzen. Hierzu werden Hirnströme mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) gemessen. Der Computer erkennt dann anhand charakteristischer Muster in den Hirnströmen, was die Person am Rechner beabsichtigt zu tun.

Drei der vier teilnehmenden Patienten konnten den Computer durch ihre Hirnaktivität. Aufgrund ihrer neuronalen Schädigung können diese Personen keine oder nur stark verzögerte Bewegungen ausführen. "Während der insgesamt sechs Sitzungen versuchten die Patienten trotz ihrer Lähmung, eine Bewegung mit den Händen oder Füßen auszuführen oder sich die Bewegung vorzustellen", erläutern die Forscher. "Ihre Hirnströme wurden in Echtzeit analysiert und in digitale Steuersignale umgewandelt. Das BCI konnte nach nur ein bis drei Sekunden mit hoher Genauigkeit erkennen, welcher Körperteil bewegt werden sollte. Allein die Vorstellung einer Hand- oder Fußbewegung löste Hirnwellen aus, die der Computer exakt detektierte."


Mit diesem erfolgversprechenden Ergebnis konnten die Wissenschaftler nun erstmals zeigen, dass eine Kommunikation über Hirnströme schneller und zuverlässiger sein kann als über andere Unterstützungstechnologien, die auf Muskelaktivität basieren. Die Berliner Wissenschaftler forschen dazu an neuartigen Verfahren zur Mustererkennung und Big Data, die bei dieser Studie erfolgreich eingesetzt wurden.


Ein Ziel ihrer Forschung ist es, nach möglichst wenigen Kalibrationsmessungen, mit denen das BCI vorab "eingestellt" wird, eine präzise und robuste BCI-Kontrolle für Patienten zu ermöglichen. Während dafür bisher eine Vielzahl von Sitzungen nötig war, konnten die Patienten den Computer mithilfe der Techniken des Berliner BCI schon nach zwei bis sechs Sitzungen mit ihren Hirnströmen steuern.


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