Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bremer Kognitionsforscher sind mit Hilfe des Sehsystems auf dem Weg zum Brain-Computer Interface

17.04.2013
Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern der Universität Bremen sind in der renommierten Fachzeitschrift Journal of Neuroscience veröffentlicht worden. Sie belegen, dass Makakenversuche unverzichtbar sind.

Hirnstamminfarkte, Querschnittslähmungen oder Amyotrophe Lateralsklerose: Schwere Erkrankungen des zentralen Nervensystems können zur kompletten Hilflosigkeit der Betroffenen führen. Einigen Patienten ist es nicht mehr möglich, auch nur einen Teil ihres Körpers zu kontrollieren, um mit der Umwelt Kontakt aufzunehmen.

Um das Leiden dieser Menschen zu lindern, arbeitet die Hirnforschung weltweit seit vielen Jahren an der Entwicklung von sogenannten Brain-Computer Interfaces (BCIs). Diese Systeme sollen die Gedanken von Menschen in Steuersignale für Computer umwandeln. So soll der Patient in die Lage versetzt werden, mit der Familie, den Pflegern und der Umgebung zu kommunizieren. Jetzt ist Wissenschaftlern vom Zentrum für Kognitionswissenschaften der Universität Bremen ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum BCI gelungen.

In langjährigen Versuchen mit Makaken konnten sie nachweisen, dass sich das Sehsystem eignet, ein zuverlässiges und erstaunlich schnelles Brain-Computer Interface zu konstruieren. Die international renommierte Fachzeitschrift Journal of Neuroscience hat in der ersten April-Ausgabe 2013 die Forschungsergebnisse der Bremer Wissenschaftler um Andreas Kreiter und Klaus Pawelzik veröffentlicht.

Forschungsansätze für Brain-Computer Interfaces

Die aktuelle Forschung verfolgt zwei Ansätze für BCIs: nicht-invasive und invasive Systeme. Nicht-invasive Systeme messen die Aktivität des Gehirns außerhalb des Kopfes. Ihr Nachteil ist, dass der Informationsgehalt der so gemessenen Hirnaktivität sehr begrenzt ist. Invasive Systeme gehen dichter an den Ursprung der elektrischen Signale des Gehirns und sollen damit eine präzisere Messung der Aktivitätsmuster mit höherem Informationsgehalt ermöglichen. In ersten Versuchen werden hierbei Elektroden direkt in das Gehirn von Rhesusaffen und Menschen implantiert. Typischerweise werden hierfür Elektroden in den motorischen Kortex eingesetzt. Welche Möglichkeiten bestehen wenn sich dieser Ansatz nicht eignet?

Vom Sehen zum mental gesteuerten Computer

Eine neue Alternative, wurde im Zentrum für Kognitionsforschung der Universität Bremen erarbeitet. Die Wissenschaftler untersuchen ob sich mit Hilfe von implantierten Oberflächenelektroden über dem Sehsystem ein dauerhaftes BCI konstruieren lässt. Hierzu wurden Makaken darauf trainiert, ihre visuelle Aufmerksamkeit ohne Bewegung der Augen in ihrem Blickfeld zwischen zwei gezeigten Objekten zu verlagern. Die Gehirn-Aktivitäten der Tiere wurden mit auf dem Gehirn aufliegenden Elektroden über viele Jahre und ohne gesundheitlichen Schaden zuverlässig gemessen. Bei der Auswertung der Messdaten stellte sich heraus, dass schon ein kurzer Abschnitt (weniger als eine Sekunde) der gemessenen Signale ausreicht um festzustellen, auf welches der beiden Objekte die Tiere ihre Aufmerksamkeit gerichtet hatten. Damit ist wissenschaftlich nachgewiesen, dass es grundsätzlich möglich ist, elektrische Signale von visueller Aufmerksamkeit, die an der Oberfläche des Gehirns gemessen wurden, in eindeutige Computersignale zu übersetzen. Durch die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und der Universität Bremen geförderten Arbeiten ist damit ein wichtiger Schritt auf dem Weg hin zur Neuroprothetik gelungen.

In weiteren Untersuchungen wollen die Hirnforscher der Universität Bremen nun klären, wie diese Gehirnsignale für das Schreiben von Texten oder das Steuern eines Rollstuhls eingesetzt werden können.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Zentrum für Kognitionswissenschaft
Dr. David Rotermund
Tel. 0421 218 62003
E-Mail: davrot@neuro.uni-bremen.de
http://www.jneurosci.org/content/33/14/6001.abstract

Eberhard Scholz | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bremen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Sicheres Bezahlen ohne Datenspur
17.10.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Saarbrücker Forscher erstellen digitale Objekte aus unvollständigen 3-D-Daten
12.10.2017 | Universität des Saarlandes

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aus der Moosfabrik

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Klimawandel schwächt tropische Windsysteme

20.10.2017 | Geowissenschaften

Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

20.10.2017 | Physik Astronomie