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Brain-Computer Interface (BCI)

Was ist ein Brain-Computer Interface?

Beim Brain-Computer Interface (BCI) handelt es sich um eine Schnittstelle zwischen dem menschlichen Gehirn und einem Computer. Sie stellt eine direkte Verbindung zwischen Computer und Gehirn her, ohne Aktivierung des peripheren Nervensystems. Hierzu wird die elektrische Aktivität in der Regel mittels EEG aufgezeichnet. Eine Alternative hierzu ist der Einsatz von implantierten Elektroden. Das Brain-Computer Interface ist eine Anwendung aus dem Bereich der Neurotechnik.

Brain-Computer Interface besteht aus drei Elementen

Um die Schnittstelle einzurichten wird zunächst ein Gerät benötigt, mit dem die Hirnaktivität aufgezeichnet und an einen Computer weitergegeben werden kann. Dies geschieht in den meisten Fällen ohne operativen Eingriff mittels einer Elektroenzephalografie (EEG). Nur ganz selten kommt es dazu, dass Ärzte den Schädel öffnen, um Elektroden einzuführen oder Sensoren direkt auf das Gehirn zu legen. Bei einem solchen Eingriff besteht die Gefahr, dass sich das Gehirn entzündet. Zudem ist die BCI-Methode deutlich aufwendiger und teurer.

Sobald das Brain-Computer Interface eingerichtet ist, geht es darum, dass sich Computer und Gehirn aufeinander einstellen. Die verwendete Software muss lernen, wie die gemessenen Spannungsschwankungen für die Steuerung des Endgeräts genutzt werden können. Für den Menschen ist es wichtig, die Hirnaktivität so zu steuern, dass ein angeschlossenes Gerät die Zustände ‘Ja’ und ‘Nein’ erkennen kann. Durch ein intensives Feedback Training gelingt dies oftmals schon nach wenigen Minuten. Soll mittels der Hirnaktivität beispielsweise eine Armprothese gesteuert werden, erfordert dies allerdings ein wochenlanges Training.

Die dritte Komponente einer Brain-Computer Schnittstelle stellt das verwendete Endgerät dar. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Schreibprogramm, eine Prothese oder auch um einen Rollstuhl handeln. Zu den umfangreichsten Anwendungsmöglichkeiten einer solchen Schnittstelle gehört das sogenannte Exoskelett. Es handelt sich dabei um eine Art Roboteranzug, mit dem Menschen mit neurologischen Einschränkungen wieder lernen können zu laufen. Neben der Medizin gibt es auch Anwendungen im militärischen Bereich.

Weiterentwicklungen des Brain-Computer Interface

Zudem arbeiten Forscher derzeit an sensorischen Prothesen, welche die Sinnesorgane unterstützen. Im Gegensatz zu einer klassischen Brain-Computer Schnittstelle werden diese jedoch nicht mit dem Gehirn, sondern direkt mit dem betreffenden Sinnesorgan verbunden. Ein Beispiel hierfür ist das Cochlea-Implantat zur Unterstützung der Hörfunktion. Hierbei setzen Ärzte eine Spule im Ohr ein, die mittels Elektroden den Hörnerv stimuliert. Bei Menschen mit einer starken Sehbehinderung wird oftmals ein Retina-Implantat direkt unter der Netzhaut eingesetzt. Dadurch werden Lichtmuster in Form von elektrischen Signalen an die Netzhaut weitergeleitet.

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Brain-Computer Interface (BCI)
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