Gedankenklicks: Neue Gehirn-Computer-Schnittstelle setzt anders an

Ein neues Gehirn-Computer-System zeigt: Was bisher zwei Implantate brauchte, gelingt jetzt mit nur einem. Bewegungssignale werden direkt im Sprachzentrum abgegriffen - und ein Patient mit ALS steuert damit per Gedanken seinen Computer.

Neues Implantat setzt anders an

Menschen mit ALS verlieren schrittweise die Kontrolle über ihre Muskulatur, während ihre geistigen Fähigkeiten erhalten bleiben. Das betrifft sowohl Bewegungen als auch die Fähigkeit zu sprechen. Viele bestehende Systeme zur Computersteuerung nutzen daher den Teil des Gehirns, der für Hand- und Armbewegungen zuständig ist - also das motorische Zentrum. Dort platzierte Implantate ermöglichen es, etwa einen Mauszeiger durch gedachte Bewegungen zu steuern.

Für die Erkennung von Sprachsignalen ist allerdings ein anderer Bereich zuständig: das sogenannte Sprachmotorzentrum. Wer bisher beides wollte - Sprache und Maussteuerung - brauchte zwei getrennte Implantate an unterschiedlichen Stellen im Gehirn. Doch das ist operativ kaum umsetzbar. Die neue Studie zeigt nun erstmals, dass auch aus dem Sprachzentrum ausreichend Informationen gewonnen werden können, um damit zusätzlich den Mauszeiger zu steuern. Ein einziges Implantat reicht aus.


In dieser neuen Studie des Zentrums für Neuroengineering an der University of California, Davis, unter der Leitung von Tyler Singer-Clark, wurde dieser neue Weg erstmals erfolgreich getestet: Der Chip wurde in das Sprachzentrum des Gehirns gesetzt, das normalerweise für Lippen-, Kiefer- und Zungenbewegungen zuständig ist. Und genau dort fand man genug brauchbare Signale, um auch einen Mauszeiger damit zu steuern.

30.000 Signale pro Sekunde

Der Patient, ein 45-jähriger Mann mit vollständiger Lähmung und kaum verständlicher Sprache, bekam vier kleine Elektrodenfelder in das Sprachzentrum implantiert. Die Elektroden messen Hirnaktivität in Echtzeit - 30.000 Signale pro Sekunde pro Elektrode - und berechnen daraus Bewegungsabsichten oder Klicks.

Schon beim ersten Test konnte der Mann nach nur 40 Sekunden sein erstes Ziel mit dem Mauszeiger treffen. Später steuerte er den Computer mit hoher Genauigkeit: In über 1.200 Versuchen traf er in 93 % der Fälle das richtige Ziel. Dabei war das System so schnell, dass mehrere gezielte Klicks pro Minute möglich waren - für ein Gehirnimplantat ohne Muskelbeteiligung ein beachtlicher Wert.

Großes Potenzial

Wie aus dem Fachjournal Journal of Neural Engineering hervorgeht, konnte das Team der UC Davis zeigen, dass sogar gleichzeitiges Sprechen und Steuern über ein einzelnes Hirnareal funktionieren. Zwar verlangsamte gleichzeitige Spracheingabe die Cursorbewegung leicht, doch beide Funktionen blieben nutzbar - ein deutlicher Hinweis darauf, dass Sprache und Steuerung aus demselben Hirnbereich heraus funktionieren. Dieses neue System zeigt, dass komplexe Computerbedienung und Kommunikation für Menschen mit Lähmung auch mit nur einem Implantat möglich ist. Das könnte im Alltag viel Freiheit zurückbringen - beim Schreiben, Surfen oder Sprechen.

Solche Fortschritte gelten auch als technologische Grundlage für mögliche Gehirn-Computer-Schnittstellen jenseits der medizinischen Anwendung. Zwar steht die allgemeine Nutzung solcher Systeme - etwa zur Steuerung digitaler Geräte im Alltag - noch am Anfang, doch Studien wie diese zeigen, welche präzisen Steuerinformationen sich aus einzelnen Hirnarealen gewinnen lassen. Damit liefern sie wichtige Bausteine für die Weiterentwicklung zukünftiger Neurotechnologien.


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