Wissenschaft: Wenn die Gedanken Maschinen steuern

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Wissenschaft: Wenn die Gedanken Maschinen steuern

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von Meike Lorenzen

Die Hirnforschung wird immer konkreter. Inzwischen lassen sich schon Flugzeuge per Gedanken fliegen und Fußbälle mit Roboteranzügen kicken. Ist die Technik schon bald alltagstauglich?

Was für eine PR-Aktion: Bei der Eröffnungsfeier der Fußball-Weltmeisterschaft am 12. Juni in Brasilien stößt ein querschnittsgelähmter Jugendlicher den Ball an. Eigenständig läuft er auf das Spielfeld und tritt das Leder. Dafür steckt er in einem Roboteranzug, auch Exoskelett genannt, den er mit der Kraft seiner Gedanken steuert. Ursprünglich wurde der Anzug für das Militär entwickelt. Nun wird er der ganzen Welt präsentiert, als große technische Innovation der Gegenwart.

Damit ist wieder ein Stück Science Fiction real geworden. In einer Welt, in der Computer zwischen einen Stapel Zeitungen passen und Autos bereits ohne Fahrer durch den Straßenverkehr navigieren, schreitet auch die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine immer weiter voran. Brain-Computer-Interface, also das Steuern technischer Gerätschaften mit Gedankenkraft, ist eines der ganz großen Zukunftsprojekte der Wissenschaft.

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Der symbolische Anstoß in Sao Paulo wurde von einem internationalen Forscherteam ermöglicht, das sich mit dem „Walk Again Project“ bereits im Jahr 2008 zum Ziel gesetzt hat, gelähmten Menschen eine normale Fortbewegung zu ermöglichen.

Dafür haben die Forscher ein Gerät entwickelt, das Roboterbeine durch Gehirnwellen steuern kann. Die Hirnaktivität wird über einen Helm gemessen, an dessen Innenseite kabellose Elektroden angebracht sind. Diese messen an der Schädeldecke die Hirnaktivität und erstellen ein sogenanntes Elektroenzephalogramm.

Dies zeigt die exakten Stellen im Gehirn an, an denen die Impulse für Bewegungen entstehen. Diese Impulse werden dann über die Elektroden an einen Computer weitergeleitet, der sie auf die Maschine überträgt. Das Exoskelett beginnt zu gehen.

Mensch 2.0 - Welche Techniken und Implantate uns besser leben lassen

  • Besser hören

    Ein Mikrochip im Innenohr (38.000 Euro) lässt Taube wieder hören.

  • Stimmung steuern

    Hirnschrittmacher (ab 31.000 Euro) senden elektrische Impulse ins Gehirn, um epileptische Anfälle, das Zittern von Parkinson-Kranken und Depressionen zu heilen.

  • Berührungslos greifen

    Ein Chip erfasst Nervenreize. Denkt ein Proband "Greifen", kann er eine Prothese fernsteuern.

  • Magnetismus spüren

    Werden kleine Magnete unter die Haut der Fingerkuppen implantiert (200 Euro), können Menschen elektromagnetische Felder wahrnehmen.

  • Lähmung überwinden

    Mit einer vollelektronischen Orthese (60.000 Euro) können Menschen gelähmte Gliedmaßen wieder benutzen.

  • Natürlich gehen

    Mikroelektronik in modernen Prothesen (30.000 bis 40.000 Euro) kontrolliert und steuert innerhalb von Millisekunden die Position des Kunstbeins beim Gehen, Rennen oder Treppensteigen.

  • Schneller rennen

    Mit superleichten Karbonfedern (8.000 Euro) spurten Sportler besser als mit normalen Fußprothesen.

  • Schmerzfrei leben

    Implantate nahe dem Rückenmark (etwa 20.000 Euro) stoppen die elektrischen Nervensignale - und damit das Schmerzempfinden.

  • Gesund verdauen

    Elektronische Schrittmacher kontrollieren die Funktion von Magen, Blase und Darm (ab 14.400 Euro).

  • Kraftvoll zupacken

    Der Brustmuskel wird in mehrere Segmente unterteilt, mit denen Arm und Kunsthand präzise gesteuert werden (60.000 Euro).

  • Länger leben

    Schrittmacher (ab 5.100 Euro) und implantierbare Defibrillatoren (ab 15.500 Euro) halten geschädigte Herzen mit elektrischen Impulsen auf Trab.

  • Adlerscharf sehen

    Exakt geschliffene Kunststofflinsen (je 3.000 Euro) heilen den grauen Star. So erreichen viele Patienten anschließend 180 Prozent Sehschärfe.

  • Umrisse erkennen

    Blinde können mit einem Computerchip (73.000 Euro ohne Operation), der in die Netzhaut implantiert wird, wieder sehen. Eine Kamerabrille überträgt Bilder zum Chip, der das Signal an den Sehnerv weiterleitet. Der Akku am Gürtel liefert den Strom.

Auch in Deutschland wird von München bis Tübingen und Berlin an ähnlichen Projekten geforscht. Erst kürzlich haben Wissenschaftler aus Bayerns Landeshauptstadt eine EU-geförderte Arbeit namens Brainflight vorgestellt. Die Münchener wollen Flugzeuge per Gedankenkraft der Piloten in die Luft bringen.

Die Testversuche im Flugsimulator sind faszinierend: Wie von Geisterhand bewegt sich der Steuerknüppel und das Flugzeug schwenkt mit überraschender Genauigkeit in die Kurve und dann wieder gerade auf die Landebahn zu. Immer wieder wird die Lage des Fliegers korrigiert, bis die Räder sanft auf dem Asphalt landen. Weder Pedale noch Hebel hat der Pilot während des ganzen Versuchs bedient.

Gedacht, getan! Was die Hirnforschung möglich macht

Durch bloßes Denken können wir bald womöglich Autos lenken, Computerspiele steuern oder Mails schreiben. Die technologische Revolution definiert das Verhältnis zwischen Mensch und Maschine neu.

Quelle: Götz Schleser für WirtschaftsWoche

„Wir wenden verschiedene Systeme an“, erklärt Diplom-Ingenieur Tim Fricke vom Lehrstuhl für Flugsystemdynamik an der Technischen Universität München. „Bei dem einen bekommen die Probanden eine Haube mit integrierten Elektroden aufgesetzt. Der Computer misst dann die Hirnströme. Dabei lernt er, wie die unterschiedlichen Gehirnsignale ausschauen, wenn die Versuchspersonen zum Beispiel an eine Bewegung der linken oder der rechten Hand denken.“

Denn nicht nur wenn wir Menschen eine Bewegung ausführen, übt das Gehirn bestimmte Aktivitäten aus. Selbst wenn wir nur an das Schütteln einer Hand oder das Lenken eines Steuerknüppels denken, werden im Kopf die gleichen Impulse ausgelöst.

Das nutzt die Wissenschaft aus. „Die Probanden stellen sich nur vor, die Hand zu einer Faust zu formen oder die Finger zu bewegen. Dabei gibt das Gehirn je nach Aktion unterschiedliche Bilder ab. Was diese genau bedeuten, muss der Computer mit der Zeit lernen.“

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