Wie Gehirn-Computer-Schnittstellen
unsere Welt verbessern
Das Gehirn ist unfassbar komplex, weswegen Gehirnsignale äußerst schwierig zu interpretieren sind. Entwickler von Gehirn-Computer-Interfaces (Brain-Computer-Interfaces) greifen daher auf Künstliche Intelligenz, neuronale Netzwerkmodelle, Deep Leraning und Big Data zurück, um Krankheits-Symptome u.a. von Alzheimer, Epilepsie und Parkinson zu lindern, noch bessere Prothesen zu entwickeln, die Funktion von Sinnesorganen wiederherzustellen und ultimativ die menschliche Kognition zu verbessern.
Das Gehirn zu verstehen und dessen Funktionsweise zu optimieren – dieses ambitionierte Ziel möchten Neurowissenschaftler und Unternehmer mit Brain-Computer-Interfaces (BCIs) erreichen. Darunter versteht man sowohl ein Hardware- als auch ein Software-Kommunikationssystem, das Gehirn- und Nervensignale liest und diese in elektrische Signale umwandelt.
Tauchen Sie mit uns ein in die Welt der
Brain-Computer-Interfaces!
Neuro-Prothesen, die auf BCIs basieren, können Hören, Sehen, Mobilität, Stimmung, Kognition und Kommunikation verbessern. Methodisch unterscheidet man sie folgendermaßen:
Signalübertragende Devices werden direkt in das Gehirn implantiert. Wegen der invasiven Tiefe des Eingriffs ist das Signal das hochwertigste, allerdings sind damit auch Gefahren verbunden.
Motorische Neuroprothesen- Einsatz von künstlichen Gliedmaßen
- Steuerung durch Gehirn- bzw. Nervenaktivitäten
- Einsatz u.a. bei Amputationen und Lähmungen
Bei nicht-invasiven Methoden werden Wearables auf der Kopfhaut angebracht, ohne dass ein chirurgischer Eingriff nötig ist. Diese Option ist günstig und ungefährlich, allerdings sind die Signale vergleichsweise schwach und dadurch ungenau.
Elektroenzephalografie (EEG)- Untersuchen von Gehirnströmen
- Erkennen von Auffälligkeiten sowie Anfällen
- Einsatz z.B. bei Epilepsie und in der Schlafmedizin
Bei teilinvasiven Eingriffen muss zwar die Schädeldecke geöffnet werden, jedoch implantiert man die Elektroden nicht in das Gehirn, sondern auf die Hirnrinde. So ist die Wahrscheinlichkeit geringer, einen neuronalen Schaden zu verursachen.
Elektrokortikogramm (ECoG)- Öffnen der Schädeldecke
- Elektrische Reizung von Teilbereichen der Hirnrinde
- Einsatz bei schweren Fällen von Epilepsie
Wo im Gehirn setzen diese BCI-Maßnahmen an?
Eine kurze Geschichte
der Brain-Computer-Interfaces
Fahren Sie mit der Maus über die Jahreszahlen für mehr Details
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1924
Der Neurowissenschaftler Hans Berger entdeckt die elektrische Aktivität des menschlichen Gehirns mittels EEG.
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1970
Ein Programm zur Untersuchung der Hirnkommunikation (mittels EEG) wird von der Defense Advanced Research Projects Agency of USA (DARPA) ins Leben gerufen.
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1976
Das BCI-Lab der UCLA beweist, dass visuelle Signale sich als Kommunikationskanal eignen.
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1998
Das erste invasive Gehirnimplantat liefert qualitativ hochwertige Signale.
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1999
Ein BCI wird benutzt, um einem Querschnittsgelähmten, der weder Arme noch Beine bewegen kann, eine eingeschränkte Nutzung seiner Hände zu ermöglichen.
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2003
Das erste BCI-Computerspiel wird der Öffentlichkeit vorgestellt – BrainGate.
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2005
Ein Affengehirn kontrolliert und bewegt einen Roboterarm.
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2008
Auf einer Konferenz werden erstmals Telefonanrufe ohne Stimmeinsatz vorgestellt.
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2014
Zum ersten Mal wurde Brain-to-Brain-Kommunikation zwischen menschlichen Probanden erfolgreich mittels EEG durchgeführt.
Ziele für BCIs in der Zukunft
Evolution der Prothesen: Mittels BCIs sollen Prothesen für Gliedmaßen noch ausgefeilter werden, damit Menschen nicht nur die Funktion nutzen, sondern auch „fühlen“ können.
Tele-Robotik: Menschen werden sich direkt mit Robotern verbinden, um schwierige Aufgaben zu meistern und weit entfernte Gegenden zu erkunden – z.B. Operationen und Weltraumexpeditionen.
Synthetische Telepathie: Direkte Brain-to-Brain-Kommunikation soll flächendeckend verwendbar werden.
Cloud-Gedächtnis: Im Zuge der Weiterentwicklung der BCIs soll es möglich werden, seine Gedanken in eine Cloud zu laden – sowie sich mit dem Internet zu verbinden, wie es smarte Devices bereits tun.
Eine neue Gleichheit: Physische und psychische Einschränkungen werden mit BCIs der Vergangenheit angehören, da sie jegliche vorstellbare Funktion wiederherstellen.
Das Rennen um die BCIs –
Wie weit sind Neuro-Unternehmen?
Neuro-Tech-Unternehmen, die an BCIs arbeiten, haben große Ziele:
- Sie möchten Krankheits-Symptome von Alzheimer, Parkinson und Epilepsie lindern und damit die menschliche Erfahrung verbessern.
- Sie möchten die menschliche Leistungsfähigkeit erweitern – sowohl motorisch als auch kognitiv. BCIs sollen zukünftig nicht nur als Hilfsmittel für Menschen mit Handicap genutzt werden, sondern allen Menschen neue, interaktive Welten eröffnen.
MindMaze
MindMaze entwickelte ein Benutzer-Interface für Patienten mit neurologischen Störungen zur Rehabilitation. Dabei werden VR, AR, Brain Imaging, Computer-Grafiken und Neurowissenschaft zu einer ,Simulation‘ kombiniert, deren Ausgang die eigenen Gedanken bestimmen.
- Gründung:
- 2012
- Woher:
- Schweiz
- Investoren:
- u.a. Hinduja Group ($100 Millionen)
- Funding:
- $108,5 Millionen
- Funding-Runden:
- 3
- Wert:
- $1,1 Milliarden
- Phase:
- Aufbau / Wachstum
- Mitarbeiter (2017):
- 75
Leonardo DiCaprio investierte ebenfalls in das Schweizer Neurotech-Unternehmen und ist außerdem als Berater tätig. Die Höhe der Investition ist unbekannt.
Kernel
Kernels Hauptaugenmerk liegt auf dem Hippocampus, der für Gedächtnis und Lernen immens wichtig ist. Das Unternehmen arbeitet an einem invasiven BCI, das neuronale Informationen lesen und neuschreiben kann. Es soll bei neurodegenerativen Krankheiten Anwendung finden, aber auch die kognitive Leistungsfähigkeit steigern können.
- Gründung:
- 2016
- Woher:
- USA
- Investoren:
- Bryan Johnson (Gründer)
- Funding:
- $100 Millionen
- Funding-Runden:
- 1
- Phase:
- Forschung/ Seeding
- Mitarbeiter (2017):
- >30
Bryan Johnsons Firma Braintree wurde 2013 von eBay gekauft. Seine Investition in Kernel stammt aus seinem Privatvermögen.
Neuralink
Neuralink arbeitet an einem invasiven Brain-Computer-Interface, das eine direkte Verbindung von Mensch und Maschine herstellt, durch die kurzfristig schwere Gehirnerkrankungen besser behandelt und langfristig die mentalen Fähigkeiten erweitert werden sollen. Aufgrund Musks kritischer Haltung zur künstlichen Intelligenz ist angedacht, die menschliche Intelligenz mit KI Schritt halten zu lassen.
- Gründung:
- 2016
- Woher:
- USA
- Investoren:
- u.a. Elon Musk
- Funding:
- $27 Millionen
- Funding-Runden:
- 1
- Phase:
- Forschung / Seeding
- Mitarbeiter (2017):
- >40
Elon Musks Beteiligung an Neuralink wurde im März 2017 öffentlich. Er ist äußerst umtriebig und außerdem bei SpaceX, Tesla, Inc. und The Boring Company involviert.
