Die rasante Entwicklung der Technologie verändert unser Leben, und die Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI) spielt dabei eine stille, aber bedeutende Rolle. Stellen Sie sich vor: Menschen mit Aphasie können wieder ihre Gedanken ausdrücken, Querschnittsgelähmte können wieder gehen, und die Menschheit erlangt sogar vermeintliche „Superkräfte“. Das klingt wie Science-Fiction, wird aber Realität.
In einem Live-Stream verkündete Elon Musk, das ultimative Ziel von BCI sei nicht nur die Wiederherstellung verlorener Funktionen bei Behinderten, sondern auch die Erweiterung der menschlichen Fähigkeiten. 2016 wurde Arbaugh durch einen Unfall abwärts der Halswirbelsäule gelähmt. Dieses Jahr wurde er der erste, dem ein Chip von Musks Unternehmen Neuralink implantiert wurde. Seitdem steuert er mit seinen Gedanken Handy und Computer, spielt Spiele, surft im Internet, spielt Schach – sein Leben hat Flügel bekommen.
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Neuralink ist nicht das einzige Unternehmen, das sich mit Gehirn-Computer-Schnittstellen beschäftigt. Immer mehr Forschungsprojekte helfen Menschen, die durch Rückenmarksverletzungen, Schlaganfälle oder Bewegungsstörungen gelähmt sind, ihre Fähigkeiten wiederzuerlangen. Die Neurochirurgin Aimie Henderson von der Stanford University erklärte, der Erfolg der Operation habe viele Forscher überrascht und sie auf einen hoffnungsvollen neuen Weg geführt.
Doch der Weg in die Zukunft ist noch ungewiss. Musk denkt über die Entwicklung eines bionischen Implantats nach, um die Menschheit in gewisser Weise wettbewerbsfähig mit Super-KI zu machen. Rafael Yuste von der Columbia University in New York meint, dass es in Zukunft möglich sein könnte, menschliche Wahrnehmung, Gedächtnis, Verhalten und sogar Identität zu manipulieren.
BCI funktionieren im Prinzip so, dass sie mit Metallplatten, Drähten oder Elektroden die von Neuronen ausgesendeten elektrischen Signale erfassen. Diese Geräte können in das Gehirn implantiert oder auf der Kopfhaut platziert werden. Die Informationen werden dann an einen Computer zur Verarbeitung gesendet und in Befehle umgewandelt. Wissenschaftler forschen seit Jahrzehnten an dieser Technologie. Bereits 1998 implantierten sie dem Bauarbeiter Johnny Ray, der durch einen Schlaganfall fast vollständig gelähmt war, die erste Gehirn-Computer-Schnittstelle. Ray konnte durch die Vorstellung von Handbewegungen einen Cursor steuern. Obwohl die damaligen Geräte in ihrer Funktionalität und Zuverlässigkeit begrenzt waren, öffnete dies die Tür zur BCI-Forschung.
Frühe Geräte benötigten aufgrund technischer Einschränkungen lange Einrichtungszeiten und konnten pro Minute nur wenige Zeichen mit hoher Fehlerrate auswählen. Da das menschliche Gehirn Milliarden komplex vernetzter Neuronen enthält, konnten mit wenigen Elektroden nicht genügend Informationen erfasst werden. Um dieses Problem zu lösen, suchten die Forscher nach fortschrittlicheren Technologien, insbesondere nach dem „Utah Array“, das von Richard Normann von der University of Utah entwickelt wurde. Es kann gleichzeitig die Signale mehrerer Neuronen erfassen.
Dieses „Utah Array“ ist ein 4 mm² großer Chip mit etwa 100 Mikroelektroden, die tief in die äußere Schicht des Gehirns eindringen. Mit diesem Array konnten Forscher die Entladung einzelner Neuronen verfolgen, Daten von etwa 100 Neuronen aufzeichnen und so die Aktivität von Neuronenpopulationen beobachten, um Funktionen wie Bewegung und Sprache wiederherzustellen.
Im Jahr 2004 implantierten Forscher der BCI-Allianz BrainGate das Utah Array erfolgreich in gelähmte Patienten, was die Entwicklung dieses Bereichs vorantrieb. Viele Freiwillige ließen sich operieren und konnten mit ihren Gedanken einen Cursor steuern, E-Mails öffnen, den Fernseher bedienen und sogar trinken. Erstaunlicherweise konnten Gelähmte auch Roboterarme durch „Telepathie“ steuern.
Durch den technischen Fortschritt konnten Forscher Gehirnsignale schneller decodieren und neue Rekorde beim Tippen mit BCI aufstellen. 2021 erreichte Dennis DeGray mit dem Utah Array eine Tippgeschwindigkeit von 90 Zeichen pro Minute. Er sendete Signale, indem er sich vorstellte, auf Papier zu schreiben, und die KI decodierte diese Signale dann in Text. Darüber hinaus stellten Forscher fest, dass gelähmte Patienten durch BCI nicht nur Körperbewegungen wiederherstellen, sondern auch kontrollieren konnten, was sie sagen wollten.
Kürzlich haben Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) einen neuen Meilenstein erreicht. Sie entwickelten ein weniger invasives „Elektrokortikogramm“ (ECOG)-Array, das Signale aus dem motorischen Kortex ablesen und an Stimulatoren im Rückenmark weiterleiten kann. Dieser Durchbruch ermöglichte es einem querschnittsgelähmten Patienten, zu stehen, zu gehen und sogar Treppen zu steigen.
Die BCI-Forschung trägt nicht nur zur Wiederherstellung von Bewegungsfähigkeiten bei, sondern stellt auch unser Verständnis des Gehirns auf die Probe und enthüllt die komplexen Verbindungen zwischen den Neuronen im motorischen Kortex. Der Fortschritt dieser Technologie lässt uns nicht nur voller Hoffnung in die Zukunft blicken, sondern gibt uns auch tiefere Einblicke in die Geheimnisse des Gehirns. Wunder geschehen, lassen Sie uns gemeinsam die Veränderungen miterleben!