Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Armbewegungen von der Hirnoberfläche ablesen

20.06.2012
Ein Forschungsteam hat eine Methode entwickelt, die risikoarme Schnittstellen zwischen Gehirn und Computer ermöglicht

Für Patientinnen und Patienten mit schweren Lähmungen könnten sie der Schlüssel zu einem eigenständigeren Leben sein: Schnittstellen zwischen Gehirn und Computer, die den reinen Gedanken an eine Bewegung in die Steuerung eines Roboterarms oder Mauszeigers umsetzen.


Schon eine kleine Gruppe von Elektroden (rot) in einem auf das Gehirn gelegten Gitter (blau) reichten dem Computer (im grün unterlegten Zeitintervall) aus, um die Gehirnaktivität einer Bewegung nach rechts (rote Kurven) von der nach links (blaue Kurven) zu unterscheiden. Grafik: BCF / Universität Freiburg

Forscherinnen und Forschern aus Freiburg und London/England ist es erstmals gelungen, die Gehirnaktivität einer Armbewegung direkt an der Oberfläche des Hirns zu entdecken und sie, noch während sie andauert, zur Steuerung eines Mauszeigers zu benutzen. Das berichten der Neurowissenschaftler Tomislav Milekovic und seine Kolleginnen und Kollegen in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Journal of Neural Engineering“.

Zum Erstaunen der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler reichten Elektroden auf nur zwei Quadratzentimetern Fläche aus, um das Bewegungssignal zu entschlüsseln. Damit könnten Hirn-Computer-Schnittstellen mit kleinen, leicht einzusetzenden Elektrodenanordnungen auskommen. In der Studie wurden nur zwei Bewegungsrichtungen identifiziert.
Als nächstes wollen die Wissenschaftler daher mit feineren Elektroden und einer längeren Trainingsphase Bewegungen in beliebiger Richtung und komplexere Bewegungsabläufe entschlüsseln. Dies wird eine wichtige Forschungskomponente in BrainLinks – BrainTools, dem neuen Exzellenzcluster der Universität Freiburg, sein.

Das Team erhielt von Epilepsiepatienten, die zu Diagnosezwecken zeitweise Elektroden auf ihrem Gehirn trugen, die Erlaubnis für einen Test: Die Probanden bewegten mit einem Steuerknüppel einen Punkt auf dem Monitor nach links oder rechts, während die Forscher die Aktivität in dem Gehirnbereich maßen, der für Bewegungen verantwortlich ist.
So lernte der Computer die Hirnaktivität korrekt abzulesen. Als die Probanden in einem zweiten Durchgang den Knüppel bewegten, steuerte ihre Hirnaktivität direkt den Punkt. Trotz der kurzen Trainingsdauer, bedingt durch die medizinische Behandlung, hat der Computer bei bis zu 86 Prozent der Durchläufe die Bewegungsrichtung korrekt erkannt.

Von besonderer Bedeutung, so die Autorinnen und Autoren der Veröffentlichung, ist am Freiburger Ansatz die Art der Elektroden: Die Messfelder werden nicht, wie in bisherigen Versuchen, ins Gehirn eingepflanzt, sondern auf seine Oberfläche gelegt. Damit ist das Risiko einer Verletzung des Gehirns deutlich verringert. Auch kommt es nicht zu Veränderungen der Signale, wie sie auftreten, wenn das Gewebe auf ins Gehirn ragende Elektroden reagiert.

Originalveröffentlichung:
T. Milekovic, J. Fischer, T. Pistohl, J. Ruescher, A. Schulze-Bonhage, A. Aertsen, J. Rickert, T. Ball und C. Mehring (2012) An online brain–machine interface using decoding of movement direction from the human electrocorticogram. J. Neural Eng. 9 046003
http://iopscience.iop.org/1741-2552/9/4/046003

Kontakt:
Prof. Dr. Ad Aertsen
Institut für Biologie / Bernstein Center Freiburg
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-2718
Fax: 0761/203-2860
E-Mail: ad.aertsen@biologie.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | idw
Weitere Informationen:
http://iopscience.iop.org/1741-2552/9/4/046003
http://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2012/pm.2012-06-19.143-en?set_language=en

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Deep Learning und KI in der Motorenentwicklung – IAV und DFKI eröffnen gemeinsames Forschungslabor
23.01.2018 | Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI

nachricht Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder
19.01.2018 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher decken die grundsätzliche Limitierung im Schlüsselmaterial für Festkörperbeleuchtung auf

Zum ersten Mal hat eine internationale Forschungsgruppe den Kernmechanismus aufgedeckt, der den Indium(In)-Einbau in Indium-Galliumnitrid ((In, Ga)N)-Dünnschichten begrenzt - dem Schlüsselmaterial für blaue Leuchtdioden (LED). Die Erhöhung des In-Gehalts in InGaN-Dünnschichten ist der übliche Ansatz, die Emission von III-Nitrid-basierten LEDs in Richtung des grünen und roten Bereiches des optischen Spektrums zu verschieben, welcher für die modernen RGB-LEDs notwendig ist. Die neuen Erkenntnisse beantworten die langjährige Forschungsfrage: Warum scheitert dieser klassische Ansatz, wenn wir versuchen, effiziente grüne und rote LEDs auf InGaN-Basis zu gewinnen?

Trotz der Fortschritte auf dem Gebiet der grünen LEDs und Laser gelang es den Forschern nicht, einen höheren Indium-Gehalt als 30% in den Dünnschichten zu...

Im Focus: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Enzym mit überraschender Doppelfunktion

24.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neuartiger hoch-produktiver Prozess für robuste Schichten auf flexiblen Materialien

24.01.2018 | Messenachrichten

Neuartiger Sensor zum Messen der elektrischen Feldstärke

24.01.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics