Was, Herr Jäncke, muss ich mir unter Brain-Computer-Interface konkret vorstellen?

Mit einem Brain-Computer-Interface (BCI), auf Deutsch auch als Gehirn-Computer-Schnittstelle bezeichnet, kann man ohne Aktivierung des peripheren Nervensystems und Nutzung der Extremitäten externe Geräte ansteuern und bedienen.

Dabei wird die Gehirnaktivität online registriert, vom Computer aufgezeichnet und so verarbeitet, dass mit diesen verarbeiteten Signalen wie gesagt externe Geräte bedient werden können. Man kann dazu die elektrische Aktivität des Gehirns zum Beispiel nichtinvasiv mittels EEG oder invasiv mittels implantierter Elektroden registrieren. Ein EEG ist eine Untersuchungsmethode, bei der die elektrische Aktivität der Hirnrinde über Elektroden gemessen wird.

Ein EEG wird zum Beispiel bei der Diagnostik von Epilepsien angewendet. Neuerdings wird auch die hämodynamische Aktivität des Gehirns mittels spezieller Verfahren gemessen.

Die Probanden werden daraufhin trainiert, ihre Hirnaktivität willentlich oder auch unbewusst so zu verändern, dass sie ganz bestimmte Aktivitäten im Gehirn auslöst, die dann eben ganz bestimmte Steuersignale für die externen Geräte ermöglichen.

Inwiefern würden Sie Brain-Computer-Interface in der Medizin als Fortschritt bezeichnen?

Drei Punkte sind hier zu erwähnen: Erstens haben die BCI-Techniken gezeigt, dass der Mensch seine eigene Hirnaktivität willentlich in ganz bestimmte Richtungen verändern kann. Das ist eine fundamentale Erkenntnis für das Verständnis der Funktion und Arbeitsweise des menschlichen Gehirns. Die wichtigste Anwendung finden BCI-Techniken zweitens bei der Unterstützung körperlich behinderter Menschen.

So können zum Beispiel Patienten, die sich aufgrund schwerwiegender neurologischer Schäden nicht mehr bewegen können, mit der Aussenwelt kommunizieren. BCI-Techniken können auch eingesetzt werden, um die Mobilität von Behinderten zu erhöhen. Dazu lernen die Patienten, mittels ihrer Hirnaktivität Prothesen anzusteuern, die echten Gliedmassen immer näher kommen.

Drittens: Die Tatsache, dass man seine eigene Hirnaktivität mehr oder weniger willentlich beeinflussen und verändern kann, wird auch durch die modernen Neurofeedback-Verfahren genutzt. Dabei lernen die Patienten, ihre Hirnaktivität von einem suboptimalen Niveau hin zu einem optimalen Niveau zu verändern. Dies eröffnet viele neue Therapieansätze, insbesondere für psychiatrische und neurologische Erkrankungen.

Wie überhaupt lassen sich mit Gedanken Geräte steuern?

Die Probanden beeinflussen mehr oder weniger willentlich ihre Hirnaktivität. Diese Hirnaktivität wird vom Computer registriert und über spezielle Programme zu Steuersignalen verarbeitet, die dann zur Steuerung externer Geräte genutzt werden.

Man kann sich zum Beispiel vorstellen, die rechte Hand zu öffnen oder zu schliessen. Diese beiden vorgestellten Bewegungen sind mit zwei charakteristischen Hirnaktivierungen verbunden, die dann in zwei spezifische Steuersignale umgewandelt werden.

Wie können damit zum Beispiel Menschen mit Lähmungen im Alltag bei der Fortbewegung und der gegenseitigen Kommunikation unterstützt werden?

Damit können wie erwähnt Prothesen angesteuert werden, zum Beispiel künstliche Hände, Arme oder Beine. Man kann auch Rollstühle steuern. Menschen, die nicht mehr sprechen und sich nicht bewegen können, können damit kommunizieren.

Bei einer neurologischen Erkrankung wie zum Beispiel einem Schlaganfall, Multiple Sklerose oder Parkinson werden für die betroffenen Patienten Alltäglichkeiten wie etwa Gehen, Händewaschen oder eine Tasse zu halten zum Problem. Von welchen Errungenschaften in der modernen Medizintechnik können solche Patienten profitieren?

Wenn es diesen Patienten gelingen würde, sich selbstständig mit Prothesen, Rollstühlen oder anderen Geräten zu bewegen, würde dies zu einer enormen Verbesserung ihrer Lebensqualität führen.

Inwiefern führt dies auch zu einer Entlastung von Angehörigen, indem Betroffene nicht mehr permanent auf deren Hilfe und Unterstützung angewiesen sind?

Je weniger die Angehörigen pflegend und unterstützend eingreifen müssen, umso mehr profitieren Betroffene davon.

Ist die Hoffnung berechtigt, dass Patienten etwa nach einem Schlaganfall oder trotz gelähmter Gliedmassen wieder ein halbwegs normales Leben führen können?

Als Zukunftsvision kann ich mir das sehr gut vorstellen.

Brain-Computer-Interfaces sollen auch dazu dienen, die Mobilität von Behinderten zu erhöhen. Ziel sind dabei wie erwähnt von Nervenimpulsen gesteuerte Prothesen, die echten Gliedmassen immer näher kommen. Wo steht die Forschung diesbezüglich zurzeit?

Verschiedene Zentren, darunter auch die Universität Zürich und die ETH, arbeiten und forschen weltweit an diesen BCI-Anwendungen. Mit der Verbesserung der Computer- und Sensortechnologie werden immer neue Anwendungsmöglichkeiten erschlossen.

Einige Zentren haben sich darauf konzentriert, mit im Gehirn implantierten Elektroden zu arbeiten. Diese Studien sind zwar hochinteressant, aber für den Patienten höchst invasiv.

Im Weiteren können bei diesen invasiven BCI-Anwendungen auch unangenehme Nebenwirkungen auftreten wie zum Beispiel Infektionen. Aus diesem Grund fokussiert die Forschung auf nicht-invasive BCI-Techniken, etwa mittels EEG, der Elektroenzephalografie.

Welche Optionen werden sich Betroffenen Ihrer Ansicht nach durch Brain-Computer-Interface in den kommenden Jahren eröffnen?

Sie werden von einer Zunahme der Mobilität profitieren, ebenso werden sich ihre Kommunikationsmöglichkeiten verbessern. Brain-Computer-Interface und dessen Anwendung in der Praxis werden in Zukunft eine immer grössere Rolle spielen. Diesbezüglich bin ich sehr zuversichtlich.