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Es klingt wie Science-Fiction: Ein Querschnittgelähmter lenkte seine Gedanken in geschriebene Sätze. Davon berichten US-Forscher. Nach Ansicht eines Schweizer Forschers muss die Technologie allerdings einen einzigartigen Nutzen bieten, um die Risiken zu rechtfertigen.
Das Team um den Neurowissenschaftler Francis Willett vom Howard Hughes Medical Institute an der Stanford University (USA) bat den vom Hals abwärts gelähmten Studienteilnehmer sich vorzustellen, einen Stift in der Hand zu halten und damit Sätze auf ein imaginäres Blatt Papier zu schreiben. In Echtzeit erschienen seine Gedanken in Textform auf einem Bildschirm. Möglich machte dies eine sogenannte Gehirn-Computer-Schnittstelle (Brain Computer Interface, kurz BCI).
Gemäss der im Fachmagazin «Nature» veröffentlichten Studie erreichte der Proband eine Tippgeschwindigkeit von 90 Zeichen pro Minute, mit einer Treffsicherheit der beabsichtigten Zeichen von 94 Prozent. Die Schreibgeschwindigkeit ist gemäss den Forschenden vergleichbar mit derjenigen von Personen der gleichen Altersgruppe, wenn diese auf ihrem Smartphone tippen (115 Zeichen pro Minute).
Invasive Brain Computer Interfaces sind kleine, im Gehirn implantierte Geräte, die mit Elektroden Hirnströme aufzeichnen und in Steuersignale umwandeln. Das soll querschnittgelähmten Menschen etwa ermöglichen, ihre Beine und Arme in einem Exoskelett gezielt zu bewegen oder den Rollstuhl zu lenken.
Um nun sogar die mentale Handschrift des Probanden in Text zu dekodieren, koppelten die Forschenden das BCI mit einem Algorithmus, der auf maschinellem Lernen basiert. Dieser entschlüsselte die neuronalen Signale und somit die beabsichtigten Handbewegungen.
«Das ist eine beeindruckende und zukunftsweisende Studie», sagte der Ingenieur für Neurorehabilitation Olivier Lambercy von der ETH Zürich, der die Arbeit der US-Forschungsgruppe regelmässig verfolgt, gegenüber Keystone-SDA. Aber es seien noch viele Anstrengungen nötig, um eine solche Technologie robust und breit einsetzbar zu machen.
Das Faszinierendste findet er, dass es überhaupt möglich war, neuronale Muster der Handschrift zu erkennen. «Das hilft uns besser zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert.» Er geht davon aus, dass die Studie die BCI-Forschung entscheidend vorantreiben wird.
Allerdings geht Lambercy nicht davon aus, dass invasive Gehirn-Computer-Schnittstellen in naher Zukunft bei vielen Menschen eingesetzt werden. Und wenn, dann nur bei denjenigen Patienten, die tatsächlich keine andere Möglichkeit besitzen, um mit der Aussenwelt zu kommunizieren.
«Momentan übersteigt das Risiko den Nutzen in den meisten Fällen», sagte er. So verschieben sich die Elektroden und können zu Verletzungen führen. Zudem ist deren Lebensdauer kurz. «Jeder operative Eingriff stellt ein ernstzunehmendes Risiko dar», so der Forscher. Er vergleicht die Studienergebnisse mit der Mondlandung: Nur weil die Technologie funktionierte, fliegt man heute nicht täglich zum Mond.
Lambercy forscht in seiner Forschungsgruppe ebenfalls an Gehirn-Computer-Schnittstellen, allerdings an nicht-invasiven Methoden. Dabei werden Elektroden aussen auf die Kopfhaut gelegt, um die Hirnaktivität zu messen und die Absicht eines Patienten zu erkennen versuchen – etwa, den Arm in einer Neuroprothese zu heben.
«Meiner Ansicht nach sind solche nicht-invasiven Methoden vielversprechende Ansätze für viele Menschen im klinischen Alltag», sagte Lambercy. Auch wenn die von aussen angelegten Elektroden nie die Aktivität einzelner Neuronen aufzeichnen werden können – die spezifischen Risiken der invasiven Technologie fallen weg.
(jaw/sda)