Forschern gelingt Flipper-Steuerung mit Gedanken

Einem Forschungs-Team der Technischen Universität Berlin ist es gelungen, mit einem Experiment an der Schnittstelle zwischen Gehirn und Maschine einen Durchbruch zu verzeichnen.

Ein Proband steuert über das Berliner Brain Computer Interface (BBCI) einen Flipper-Automaten in Echtzeit. Damit gelingt ein Experiment an der Schnittstelle zwischen Hirn und Maschine, das den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern um Klaus-Robert Müller weitere Anwendungen eröffnet.


Beim BBCI wird die elektrische Hirnaktivität durch Elektroden, die auf der Kopfhaut angebracht werden, gemessen. Diese Signale spiegeln nicht nur ausgeführtes Verhalten, sondern auch lediglich gedachte Verhaltensweisen wider, etwa eine nur gedachte Hand- oder Fußbewegung.

Durch fortgeschrittene Methoden des Maschinellen Lernens können diese EEG-Signale in technische Steuersignale für Computer oder andere Maschinen umgewandelt werden. Dadurch eröffnet sich zum Beispiel schwer gelähmten Patienten die Möglichkeit, Texte zu schreiben oder auf andere Weise die Umwelt zu beeinflussen. Dabei kommt es je nach Anwendung auf eine möglichst korrekte Erkennung der Nutzerabsicht oder aber auf zeitlich sehr präzise Erkennung an.

Das Besondere am demonstrierten Experiment mit dem Flipper-Automaten ist die Geschwindigkeit, mit der das BBCI-System auf die Gedanken des Benutzers reagiert. Durch die extrem schnelle Erkennung mit weit unter einer Sekunde Verzögerung kann der Benutzer auf den geänderten Lauf der schnellen Kugel des Flipperspiels reagieren. Dabei bedient er die Schläger des Flipperautomaten allein durch vorgestellte, aber nicht ausgeführte Bewegungen.

"Bereits seit einigen Jahren forschen Wissenschaftlerteams in Europa und den USA an Brain-Computer-Interface-Systemen, die einen direkten Dialog zwischen Mensch und Maschine ermöglichen sollen. Mit unserem Berliner Brain Computer Interface-Projekt und der extrem schnellen Reaktionserkennung bei unserem aktuellen Experiment können wir einen weiteren Durchbruch vermelden", berichtet Müller.

"Die vorgestellte Spieleanwendung demonstriert die Fähigkeit unseres BBCI-Systems, extrem zeitkritische Anwendungen zu steuern und stellt gleichzeitig eine motivierende Beispielanwendung für das Training von BCI-Nutzern dar. Zusätzlich lassen sich aus den gemessenen EEG-Signalen Informationen über den mentalen Zustand des Benutzers gewinnen, um etwa zu hohe mentale Arbeitslast, Ermüdung oder nachlassende Konzentrationsfähigkeit zu detektieren", erläutert Projektleiter Michael Tangermann.

Das Flipper-Experiment wird während der Langen Nacht der Wissenschaften am 13. Juni an der Technischen Universität Berlin auf dem Charlottenburger Campus erstmals einer breiten Öffentlichkeit vorgeführt. Zudem können die Besucher an anderen Experimenten mit dem BCI-System selbst teilnehmen. So können sie mit der neu entwickelten EEG-Haube auch selbst nachvollziehen, wie ihre Hirnströme gemessen werden und ein Computer dadurch bedient werden kann.