Computergrafik: Mann im Sessel wird von Roboterarm versorgt 
Die Mensch-Maschine-Ver-
knüpfung per EEG
© Fraunhofer Institut FIRST

"Ziel unseres Projekts ist es, Menschen mit schweren Behinderungen im Alltag zu unterstützen. Unsere Technologie bietet den Vorteil, dass sie Bewegungsintentionen unmittelbar in Steuerbefehle für den Computer umsetzen kann", sagt Entwicklungsleiter Florin Popescu, Forscher vom Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik (FIRST). Zusammen mit der Charité Berlin hat sein Team seit sieben Jahren an der Entwicklung einer Schnittstelle zwischen Gehirn und Computer gearbeitet – an einem sogenannten Brain-Computer-Interface (BCI).

Und so stellen sich die Entwickler die Interaktion zwischen Mensch und Maschine vor: Der Patient steuert den Roboterarm einfach mit seinen Gedanken. Denkt er daran, die rechte Hand zu bewegen, schaltet sich der Roboterarm ein. Stellt er sich vor, die linke Hand zu bewegen, hebt der Roboterarm etwa eine Kaffeetasse hoch.

Doch wie lassen sich Gedanken in Befehle für den Roboter umwandeln? Dazu benutzen die Wissenschaftler ein herkömmliches Elektroenzephalogramm (EEG), wie es im Klinikalltag zum Einsatz kommt. An der Kopfhaut angebrachte Elektroden messen die hirnelektrischen Signale. Diese werden verstärkt und an einen Computer übermittelt. Hocheffiziente Algorithmen werten diese Signale mithilfe von Verfahren des maschinellen Lernens aus. Die neue Software ist in der Lage, Veränderungen in der Hirnaktivität zu erkennen, die bereits durch die Vorstellung einer Bewegung ausgelöst werden. So kann sie etwa die Muster, die dem Gedanken, die linke oder rechte Hand zu heben, entsprechen, eindeutig identifizieren und aus dem Gemisch der vielen Millionen Nervenimpulse extrahieren. Anschließend werden diese Impulse in Steuerbefehle für den Computer übersetzt.

MEDICA.de; Quelle: Fraunhofer Institut