Software misst Gehirnaktivität per Lichtstrahl

Computerwissenschaftler der Tufts University im US-Bundesstaat Massachusetts sind einer innovativen Gedankenlesetechnologie auf der Spur, die über Produkte wie Google Glass künftig auch den Weg in den Consumer-Electronics-Bereich schaffen könnte.

Im Kern der Erfindung, die derzeit nur als Prototyp im Labor existiert, steht eine Software, die mithilfe von Lichtstrahlen in der Lage ist, die jeweilige aktuelle Arbeitsauslastung des menschlichen Gehirns zu erkennen.

Diese wird über eine Reihe von LED-Dioden und Glasfaserkabeln, die am Kopf des Users angebracht werden, gemessen. Ist die Gehirnaktivität eher gering, ist der Betroffene gerade nicht ausgelastet und kann noch zusätzliche Aufgaben erledigen. Dieser Ansatz soll in Zukunft zahlreiche neue Anwendungen für Gedankensteuerung bringen, so die Hoffnung.

„Die Software erlaubt es, das Gehirn in einem ständigen Zustand der vollen Konzentration zu lassen. Gibt es gerade zu wenig zu tun, erkennt das Programm, dass meine Aufmerksamkeit nachlässt und stellt mir automatisch neue Aufgaben“, erklärt Projektleiter Dan Afergan vom Human-Computer Interaction Lab http://hci.cs.tufts.edu der Tufts University die grundsätzliche Vorgehensweise.

Diese Art der Gehirnaktivitätsmessung habe vor allem im mobilen Bereich ein breites Anwendungspotenzial. „Wir prüfen zum Beispiel die Möglichkeit, diese Technologie in Google Glass zu integrieren“, schildert der Forscher. „Glass sitzt direkt an der Stirn und ist daher prädestiniert für Messungen der Gehirnaktivität“, betont Afergan.

Licht, Sauerstoff und Blut

Um die Funktionsweise ihrer technischen Idee besser zu veranschaulichen, hat der US-Wissenschaftler ein einfaches Computerspiel entwickelt. Hierbei muss eine Testperson auf einem Bildschirm mehrere virtuelle Drohnen durch zahlreiche Hindernisse steuern. Währenddessen misst das System über eine Kombination aus LED-Dioden und Glasfaserkabeln, die am Kopf des Probanden angebracht werden, kontinuierlich dessen Gehirnaktivität bzw. Konzentration. Ist der User gerade nicht ausgelastet, wird automatisch eine weitere Drohne ins Spiel eingefügt. Ist er überlastet, wird eine Spielfigur entfernt.

Das technologische Prinzip, das dabei zum Zug kommt, folgt im Grunde der sogenannten funktionellen Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS). Im Rahmen des beschriebenen Projekts wird zwölf Mal pro Sekunde pulsierendes Licht direkt in den präfrontalen Kortex des Users geschickt. „Je nachdem, wie viel Licht dort vom mit Sauerstoff angereicherten Hämoglobin im Blut der Testperson reflektiert wird, lassen sich Rückschlüsse über die Gehirnaktivität ziehen. Eine größere Anstrengung bedeutet mehr mit Sauerstoff angereichertes Blut und verändert die Art, wie Licht absorbiert wird“, erläutert Afergan. Auf Basis der gesammelten Daten gibt die dazu passende Software dann zusätzliche Arbeitsaufträge oder reduziert diese.

Mehrere Ideen

Auch wenn der Weg vom Laborexperiment zum fertigen Produkt wohl noch lang und steinig sein wird, die Forscher sind jedenfalls vom Potenzial ihrer Entwicklung überzeugt. „Wir prüfen bereits mehrere Ideen dazu“, verrät Afergan. Eine davon ist ein Navigationssystem für Google Glass, das etwa während der Fahrt selbständig auf den spezifischen Konzentrationslevel des Fahrzeuglenkers reagiert. Ist dieser gerade sehr konzentriert und ausgelastet, werden ihm nur die wichtigsten Infos auf der Karte angezeigt, um ihn nicht noch zusätzlich zu verwirren. Lässt die Aufmerksamkeit beispielsweise auf einer langen Geraden wieder deutlich nach, werden automatisch mehr Detailinformationen zur geplanten Route eingeblendet.