Danke Gehirn-Computer-Schnittstellen können Menschen bald per Gedanken Computer, Roboter oder Prothesen steuern.
Arbeitsplatz der Zukunft

Hype um Gehirn-Computer-Schnittstellen

Mausklick war gestern: Künftig können Menschen Computer und Maschinen rein telepathisch steuern. Rechtliche und ethische Leitplanken sind dabei unerlässlich.
Elektronische Systeme retten im Straßenverkehr täglich Leben: Airbags und Gurtstraffer reagieren bei Unfällen in Sekundenbruchteilen, elektronische Stabilitätsprogramme helfen immer wieder, kritische Situationen unbeschadet zu überstehen. Der Autohersteller Nissan will in Sachen Fahrsicherheit künftig noch eine Schippe drauf legen und hat auf der diesjährigen Consumer Electronics Show in Las Vegas erstmals seine Brain-to-Vehicle (B2V)-Technologie präsentiert. Sie analysiert die Gehirnaktivitäten des Fahrers und lässt die Ergebnisse in die Interaktion mit dem Fahrzeug einfließen. Bewegungen wie das Steuern des Lenkrads oder Bremsvorgänge können so vorhergesehen und von intelligenten Assistenten schneller umgesetzt werden – Fahrer und Insassen merken hiervon nichts. Und Reaktionszeiten lassen sich um bis zu 0,5 Sekunden verkürzen.

Digitale Intelligenz soll Menschen schlauer machen

Klingt wie Science-Fiction? Ist aber Realität. Und alles andere als ein Einzelfall. Überall auf der Welt wird aktuell an der Entwicklung sogenannter Brain-Computer-Interfaces (BCI) gearbeitet – englisch für Computer-Gehirn-Schnittstellen. Also der Möglichkeit, Hirnaktivitäten in Steuersignale umzuwandeln – zum Beispiel zum Steuern von Computern, Robotern oder Prothesen. Dazu werden die elektrischen Hirnsignale mittels Elektroenzephalografie (EEG) oder implantierter Sensoren aufgezeichnet, per Computer analysiert und anschließend in konkrete Handlungsanweisungen übersetzt.

Massive Investitionen in die BCI-Forschung

"Die denkbaren Anwendungsbereiche dieser Technologie sind unglaublich. Sie wird in den kommenden Jahren weitere Innovation in unseren Fahrzeugen hervorbringen", sagt Lucian Gheorghe, Leiter der B2V-Entwicklung im Nissan Forschungszentrum in Japan. Bis 2022 wird der globale BCI-Markt laut Grand View Research jährlich um mindestens zehn Prozent auf dann mehr als 1,7 Milliarden Dollar wachsen. Kein Wunder, dass Tesla-Gründer Elon Musk und Facebook-Chef Mark Zuckerberg ebenfalls ein Stück vom Kuchen abhaben möchten und massiv in die BCI-Forschung investieren. Musk etwa hat im Juli 2016 das Medizinforschungsunternehmen Nuralink registrieren lassen und arbeitet an der Entwicklung der so genannten neural lace technology. Das Ziel: Das Verschmelzen von biologischer und digitaler Intelligenz.

BCI: Die einzige Kommunikation ohne Muskelkraft

Die Idee ist nicht neu: Bereits 1999 fand der Tübinger Neuropsychologe Niels Birbaumer eine Möglichkeit, Patienten mit sogenanntem Locked-In-Syndrom mithilfe von Hirnsignalen Briefe buchstabieren zu lassen. 2017 ermöglichte er selbst vollständig Gelähmten, einfache, geschlossene Fragen mit Ja oder Nein zu beantworten. In den EU-Projekten "More Grasp" und "Feel your Reach" versuchen Forscher aktuell, Finger-, Hand- und Armbewegungen anhand elektrischer Hirnströme genauer zu analysieren, um so die Grundlage für eine neue Generation von Neuroprothesen zu schaffen. Wie weit die Forschung bereits ist, wurde 2016 beim ersten "Cybathlon" im schweizerischen Kloten deutlich: Damals steuerten Menschen, denen nur die Kraft der Gedanken geblieben war, mit Hilfe ihrer Gehirnströme einen Avatar durch eine virtuelle Welt.
Warum diese Art von Forschung relevant ist? Weil die Computer-Hirn-Schnittstelle die einzige Form der Kommunikation ist, die ohne Muskelkraft auskommt. Und deshalb vor allem Menschen nutzt, die sich nur noch eingeschränkt oder gar nicht mehr bewegen können. Dementsprechend engagiert sich vor allem die Medizin in der Entwicklung derartiger Anwendungen. Laut einer aktuellen Prognose des Marktforschungsinstituts Grand View Research kurbeln vor allem die immer älter werdende Bevölkerung sowie die Zunahme neuroprothetischer Erkrankungen Forschungsprojekte und Investitionen rund um das Thema an.

Weniger Stress dank Gehirn-Computer-Schnittstelle

"Parallel dazu rücken zunehmend aber auch nicht-medizinische Einsatzmöglichkeiten für gesunde Nutzer in den Fokus des Interesses", sagt Carsten Heuer vom Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen. Nicht zuletzt, weil sich immer mehr Menschen mit der Idee der Selbstoptimierung – dem sogenannten Human Enhancement – anfreunden. Und vorhandene Fähigkeiten mithilfe implantierter Elektroden, Magneten, Chips oder Sensoren weiter perfektionieren wollen. "So sollen beispielsweise BCI-Anwendungen als Biofeedback-Systeme die bewusste Beeinflussung der eigenen Gemütslage ermöglichen und helfen, Stress abzubauen", sagt Fraunhofer-Experte Heuer.
Ähnliche Ansätze verfolgt die Firma BrainCo. Das US-Start-up will durch Gehirn-Computer-Schnittstellen Unfallrisiken in Fertigungsbetrieben reduzieren. Dazu misst ein Kopfband die Hirnwellen der Arbeiter, registriert Konzentrationsschwächen und stoppt bei mangelnder Aufmerksamkeit die Maschine. Und am Institut der Universität Graz durften unlängst 18 Testpersonen Melodien auf ein Notenblatt übertragen – ausschließlich Kraft ihrer Gedanken. Eher ein Nebenschauplatz der intensiven, auf körperlich beeinträchtigte Personen konzentrierten BCI-Forschung an der TU Graz, zeigt sie dennoch die Vielfältigkeit möglicher Einsatzszenarien.

Ethische Richtlinien sollen Brain Hacking verhindern

Bei der Weiterentwicklung des BCIs geht es aber nicht nur um rein technische Aspekte. Wissenschaft und Wirtschaft beschäftigt sich auch mit der Frage einer digitalen Ethik. So hat etwa die Universität Tübingen gemeinsam mit international führenden Neurophysiologen, Neurotechnologen und Neuroethikern ethische Richtlinien für den BCI-Einsatz formuliert. Diese sollen Datenschutz, Haftung und Sicherheit bei hirngesteuerten Systemen gewährleisten – Aspekte, die teilweise noch ungeklärt sind.
Zentrale Forderungen der Neurowissenschaftler: eine Veto-Funktion, die unbeabsichtigte Befehle unterbricht, der Schutz vor unberechtigten Gedankenlesern sowie eine sichere Verschlüsselung der Daten. Aktuell sei dies keine gängige Praxis, warnen die Forscher vor der Gefahr eines sogenannten Brain Hackings. Bei implantierbaren Systemen ist nach Ansicht der Wissenschaftler besondere Vorsicht geboten: Im Extremfall sei ein sogenanntes Brain Jacking nicht auszuschließen, also die Manipulation des Systems zur gezielten Beeinflussung von Hirnfunktionen oder Verhalten. "Die technologischen Fortschritte im Bereich der Gehirn-Computer-Schnittstellen entwickeln sich derzeit rasant", sagt Neuroethiker Jens Clausen vom Internationalen Zentrum für Ethik in den Wissenschaften. "Höchste Zeit, rechtliche und ethische Rahmenbedingungen zu definieren und durchzusetzen."

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