BrainTech

Wenn Gehirnimplantate ins Denken eingreifen

Gehirn/Computer-Schnittstellen gibt es nicht nur in der Science-Fiction, eine Vielzahl an Unternehmen und Wissenschaftlern arbeiten daran.

Darstellung eines Gehirns mit Chip

Chip im Gehirn: Bald Alltag?

Vor allem in der Medizin gelten Gehirnimplantate, also Brain-Computing-Interfaces (BCI) oder Brain-Maschine-Interfaces (BMI) als vielversprechende Technologie, um Krankheiten wie Parkinson oder Lähmungen zu heilen. Ein früher Vertreter dieser Technologie ist das Cochlea-Implantat, das Gehörlose zu Hörenden macht. Es gibt inzwischen zahlreiche Versuche, das Gehirn und die Informationstechnologie zu vermählen.

In der Studie „Unlocking the Power of Brain Machine Interfaces“ gibt Juniper Research einen Überblick über den aktuellen Stand von Gehirnimplantaten und ihre mögliche wirtschaftliche Bedeutung in den nächsten zehn Jahren. Das Beratungsunternehmen stellt neben der Weiterentwicklung von Cochlea-Implantaten zwei Anwendungsbereiche mit wirtschaftlichem Potenzial heraus:

  • Ein erster Bereich ist die Verbesserung der Konzentration. Müdigkeit und Unaufmerksamkeit führt in vielen Bereichen zu Unfällen, etwa im Straßenverkehr oder bei der Bedienung von Maschinen. Mithilfe von Wearables, die Gehirnwellen auswerten, will beispielsweise das Unternehmen Smartcap Technologies Arbeiter in kritischen Bereichen frühzeitig warnen, wenn sie ihre Konzentration verlässt.
  • Schlafstörungen sind der zweite Bereich, denn sie sind eine recht weitverbreitete Krankheit und sorgen für Tausende von Unfällen und Verletzungen durch Erschöpfung. Zahlreiche Wissenschaftler, aber auch einige Unternehmen arbeiten an Produkten, die direkt in den Schlaf eingreifen und ihn verbessern, beispielsweise Dreem.

Lahme können wieder gehen - durch Gehirnimplantate

Die aktuellen Produkte dieser beiden Unternehmen basieren noch nicht auf einer direkten Auswertung von Gehirnwellen. Die entsprechende Technologie ist bereits in Grundzügen vorhanden, muss aber noch stark weiterentwickelt werden, um tatsächlich marktreif zu werden. So nutzt IBM in einem Versuchsprojekt Deep Learning, um die Gehirnwellen von Epilepsie-Kranken auszuwerten. Das trainierte Modell soll anhand einer Echtzeit-Analyse der Gehirnwellen frühzeitig das Herannahen eines Grand-Mal-Anfalls erkennen. In Zukunft soll diese Aufgabe ein Implantat übernehmen, das den Kranken frühzeitig warnt und dadurch rechtzeitige Reaktionen ermöglicht, etwa das Aufsuchen eines sicheren Ortes.

Doch bis dahin sind noch viele Hürden zu überwinden. So ist einerseits ein kleines und leicht implantierbares Sensorsystem zum Auslesen eines Elektroenzephalogramms (EEG) notwendig, ein implantierbarer Chip zur Verarbeitung der Daten und ein auf die Analyse trainiertes neuronales Netz. Das Ganze darf natürlich nicht die sonstigen Gehirnfunktionen stören und darüber hinaus ist auch noch ein Mechanismus für Push-Benachrichtigungen notwendig, anfangs auf das Smartphone, später direkt ins Gehirn.

Soweit fortgeschritten sind Brain-Computing-Interfaces noch nicht, doch sie können bereits Daten aus einem EEG extrahieren und verarbeiten. So ist es den Wissenschaftlern im BrainGate-Projekt gelungen, einen Chip zu entwickeln, der in das motorische Zentrum des Gehirns implantiert wird. Er liest mit 100 winzigen Sensoren die elektrischen Aktivitäten individueller Nervenzellen. Dadurch können querschnittgelähmte Patienten mithilfe direkter Gehirnkontrolle an einem Computer schreiben, in dem sie an die entsprechenden, passenden Tipp-Bewegungen auf einer Tastatur denken.

Diese Systeme funktionieren recht gut, sind aber noch weit von der Steuerung und Kontrolle durch Gedanken entfernt. Die beiden Startups Paradromics und Kernel arbeiten an verbesserten Brain-Computing-Interfaces, die eine Art Breitband-Verbindung zum Gehirn aufbauen und eine Echtzeitverarbeitung der ausgelesenen Daten ermöglichen. Erst auf dieser Basis sind dann weitere Anwendungen denkbar, etwa das beschleunigte Neuerlernen der Sprache bei Schlaganfallpatienten.

Verhaltenssteuerung durch Gehirnimplantate?

Nicht alle Startups arbeiten im Medizinsektor, einige wollen die Signale des Gehirns für Gaming oder in der Bildung nutzen. So arbeitet Neurable an einem aufsetzbaren Brain-Interface für die Steuerung von VR-Spielen. BrainCo will ein ähnliches Interface-Konzept in der Schule nutzbar machen: Die Gehirnwellen sollen Aussagen über den Lernerfolg erlauben und im zweiten Schritt dann individuelle Lehrmethoden optimieren.

Auch gibt es Überlegungen, Brain-Computing-Interfaces in der Marktforschung einzusetzen. So wurde bereits bewiesen, dass Vorhersagen zum Erfolg von Filmen über die Auswertung der Hirnwellen von Testzuschauern möglich sind. Die Vorstellungen zahlreicher Marketeers in dieser Hinsicht wirken allerdings ein wenig unheimlich: In Zukunft sollen dauerhaft mit dem Internet vernetzte Gehirnschnittstellen Echtzeit-Analysen der Reaktionen auf Produkte oder Werbung erlauben.

Da scheint es nur ein Schritt von der Vorhersage des Verhaltens zu seiner Änderung durch ein Implantat zu sein. Brave New World: Das Implantat greift ein, wenn es anhand der Gehirnwellen den Impuls einer Person entdeckt, etwas Schädliches zu tun. Das könnte einerseits der Wunsch sein, eine Zigarette zu rauchen oder einen extrazuckrigen Donut zu verspeisen – oder in eine Bank einzubrechen. Durch das Implantat wird der Impuls unterdrückt und sozial erwünschtes Verhalten erzeugt. Die chinesische Regierung wird sicher auf viele weitere Ideen für Anwendungen kommen. Das Perfide daran: Niemand merkt, dass er manipuliert wird.

Eine weniger dystopische Anwendung ist allerdings ebenso vorstellbar: KI-Chips könnten für uns schwierige Aufgaben erledigen. So wäre es denkbar, dass wir mit einem Implantat komplizierte Berechnungen „im Kopf“ erledigen. Das Implantat ist in diesem Szenario direkt in das Denken integriert. Wir rechnen, in dem wir an die Rechnung denken. Das Ergebnis erscheint unmittelbar in unserem Denkprozess - ganz so, wie das mit dem kleinen Einmaleins auch ist, wenn wir es auswendig gelernt haben.

Die Beratungsunternehmen CBinsights  und Nanalyse haben Listen mit Startups zusammengestellt, die versuchen, solche Überlegungen in die Praxis umzusetzen.

Bildquelle: Thinkstock

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