Was sind einige Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCI)?

Gehirn-Computer-Interfaces (BCIs) mit einer längeren Geschichte in Science-Fiction (seit den 1950er Jahren) und in Forschung und Tiermodellen (seit den 1970er Jahren) als praktische Implantate für den Menschen (1990er Jahre). Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle verbindet ein menschliches Gehirn direkt mit einem Computer, in dem neuronale Signale interpretiert und zur Ausführung von Aufgaben wie der Bedienung einer Maus verwendet werden. Auf diese Weise kann ein gelähmter Patient im Internet surfen oder sogar eine Armprothese allein mit seinem Verstand bewegen.

Gesunde Menschen können sogar nicht-invasive Gehirn-Computer-Schnittstellen als eine andere Art von Computer-Eingabegerät verwenden, wie z. B. eine Maus oder eine Tastatur, obwohl diese Technologie noch nicht kommerzialisiert wurde. Gehirn-Computer-Schnittstellen können auch Informationen an das Gehirn zurücksenden, z. B. mithilfe von Elektroden, um den visuellen Kortex zum „Sehen“ einer von einer externen Videokamera aufgenommenen Szene anzuregen, sodass blinde Patienten wieder sehen können, wenn auch bei weitem nicht perfekt.

Verschiedene Technologien wurden erfolgreich eingesetzt, um grundlegende Signale aus dem Gehirn in einen Computer zu leiten. Diese werden in invasive BCIs unterteilt, bei denen Elektroden in die graue Substanz des Gehirns implantiert werden. teilweise invasive BCIs, die in den Schädel implantiert sind, aber nur auf der Oberseite des Gehirns ruhen; und nicht-invasive BCIs, bei denen es sich um Kunststoffgeräte handelt, die wie eine Duschhaube über den Kopf gleiten. Im Allgemeinen gilt, je invasiver der BCI, desto mehr Narbengewebe, mögliche Komplikationen und Kosten, aber desto höher ist die Auflösung der Eingabe und Ausgabe.

Beginnend mit Implantaten bei Ratten in den frühen 90er Jahren wurden Gehirnimplantate entwickelt, mit denen externe Manipulatoren oder Cursor gesteuert werden konnten. Affen waren die nächsten, um die Implantate zu erhalten, und die Art ist auch heute noch das Ziel der anspruchsvollsten BCI-Forschung. Der große Meilenstein für den Menschen kam im Jahr 1998, als ein Patient namens Johnny Ray, der an einem „Locked-In-Syndrom“ litt, weil sein Hirnstamm betroffen war, ein Implantat erhielt und es nach einigen Wochen Training zur Manipulation verwenden konnte ein Cursor und buchstabieren Wörter. Dies war eine transformative Erfahrung für den Patienten: Ohne das Implantat würde er nicht in der Lage sein, mit der Außenwelt in Kontakt zu treten, sondern nur still zu beobachten und bis zum Tod zu reflektieren. Das BCI eröffnete einen Kommunikationskanal und verbesserte die Lebensqualität des Patienten erheblich.

Im Jahr 2002 erhielt Jens Naumann, ein Mann, der im Erwachsenenalter erblindet war, als erster von 16 zahlenden Patienten ein Sehimplantat von William Dobelle, einem Pionier auf diesem Gebiet. Zu diesem Zeitpunkt ermöglichte die Miniaturisierung von Computern und Qualitätskameras die Installation des Implantats, ohne dass ein Anschluss an einen großen Großrechner erforderlich war, wie dies für frühere Versuche in dieser Richtung erforderlich war. Das Implantat bot nur Schwarz-Weiß-Sicht bei einer relativ langsamen Bildrate, aber es reichte aus, damit der Patient langsam ein Auto über den Parkplatz des Forschungsinstituts fahren konnte. Dies war die erste echte Kommerzialisierung von Gehirn-Computer-Schnittstellen.

2005 war der Tetraplegiker Matt Nagle der erste, der eine Armprothese mit einem Gehirnimplantat kontrollierte, das von der Firma Cyberkinetics Neurotechnology unter dem Produktnamen BrainGate entwickelt wurde. Cyberkinetics Neurotechnology ist immer noch bestrebt, als erstes Unternehmen BCIs in großem Stil der Öffentlichkeit zugänglich zu machen.