Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schneller bremsen mit Gehirnwellen

15.08.2011
In einer neuen Studie identifizieren Forscher die Bremsabsicht von Autofahrern in Gehirnwellen

Zwischen dem Erkennen einer Notfallsituation beim Autofahren bis zur tatsächlichen Bremsung vergehen kostbare Sekunden und Millisekunden, die dafür entscheidend sein können, ob es zu einem Unfall kommt.

Wie sich diese kritische Zeit verkürzen lässt, haben TU-Wissenschaftler bei einem Experiment demonstriert. Dafür wurden die Hirnströme von Probanden im Fahrsimulator aufgezeichnet und die Bremsabsicht des Fahrers durch Sensoren am Kopf gelesen, bevor er auf das Bremspedal tritt. Das Ergebnis: Eine schnellere Bremsung kann ermöglicht und Autounfälle können verhindert werden.

Die TU-Forscher führten gefährliche Situationen im Fahrsimulator herbei, die eine Notbremsung erfordern, und analysierten die dabei auftretenden Gehirnstrommuster mittels Elektroenzephalographie (EEG), das heißt mit am Kopf angebrachten Elektroden. Weiterhin wurde die Muskelaktivität des rechten Schienbeines durch Elektromyographie (EMG) erfasst sowie Bewegungen der Gas- und Bremspedale. Es stellte sich heraus, dass die Bremsabsicht des Fahrers etwa 130 Millisekunden früher vorhergesagt werden kann, wenn typische EMG- und (vor allem) EEG-Muster zusätzlich zu den Informationen von den Pedalsensoren berücksichtigt werden. Damit verkürzt sich der Bremsweg bei einer Fahrgeschwindigkeit von 100 Kilometern in der Stunde um 3,66 Meter – das entspricht einer Wagenlänge.

Wissenschaftler der Technischen Universität Berlin erstellten die Studie „EEG potentials predict upcoming emergency brakings during simulated driving“ in Zusammenarbeit mit der Charité Universitätsmedizin und dem Fraunhofer Institut FIRST und veröffentlichten die Forschungsergebnisse in der Publikation „Journal of Neural Engineering“.

Zukünftige Entwicklung
Haupt-Autor Stefan Haufe vom Fachgebiet Maschinelles Lernen an der TU Berlin und seine Kollegen setzen mit dieser Forschungsarbeit sehr früh in der Reaktionskette einer drohenden Unfallsituation an. Bisherige Systeme zur Fahrassistenz überwachen zum Beispiel per Laserstrahl den Abstand zum voranfahrenden Auto und lösen eine Notbremsung aus, sobald der Fahrer das Bremspedal antippt. Das „Gedankenlesen“, beziehungsweise die EEG-basierte Erkennung der Bremsintention, greift dem voraus und könnte einen schnelleren Bremsassistenten ermöglichen.

„Im nächsten Schritt muss getestet werden, ob unser System auch online in einem echten Auto funktioniert. Um kommerziell einsetzbar zu sein, müsste die Technologie allerdings auch noch wesentlich praktikabler werden“, sagt Stefan Haufe. Momentan bauchten die EEG-Elektroden nämlich Gel: dies sei aufwändig im Gebrauch und hinterlasse Rückstände in den Haaren, so der Wissenschaftler. Doch die Lösungen sind in Sicht: „Es gibt erste ‚trockene‘ Elektroden. Gleichzeitig schreitet die Miniaturisierung der Elektroden und die Entwicklung von drahtlosen Systemen voran. So könnte unser System in einigen Jahren als Ergänzung bestehender Fahrassistenzsysteme eingeführt werden.“

Das Experiment
Für die Untersuchung saßen die Probanden in einem Fahrsimulator mit Lenkrad, Bremse und Gaspedal. Auf einem Bildschirm anstelle der Windschutzscheibe waren Bilder einer Autofahrt aus der Ich-Perspektive zu sehen. Die Versuchspersonen hatten die Aufgabe, bei einer Geschwindigkeit von 100 Kilometern in der Stunde einen Abstand von 20 Metern zu dem vorausfahrenden Computer-gesteuerten Fahrzeug einzuhalten (der allgemein empfohlene Sicherheitsabstand läge bei 50 Metern), während sie mit gefährlichen Kurven und dichtem Gegenverkehr umzugehen hatten. In unregelmäßigen Abständen bremste das vorausfahrende Auto unerwartet und seine Bremsleuchten blitzten auf. Die Wissenschaftler verglichen die Reaktionszeiten von physiologischen Indikatoren (EEG- und EMG-Muster) mit denen, die aus dem Verhalten des Fahrers (dem schnellen Loslassen des Gaspedals und dem darauffolgenden Betätigen der Bremse) ablesbar sind.

Eine solche Untersuchung im Fahrsimulator können Sie sich hier als Film ansehen: www.youtube.com/watch?v=kkKoMQwQ0yA

Die Studie zum Download: http://iopscience.iop.org/1741-2552/8/5/056001

Weitere Informationen erteilt Ihnen gern: Stefan Haufe, TU Berlin, Fakultät IV Elektrotechnik und Informatik, Fachgebiet Maschinelles Lernen, Tel.: 030/314-78626, -28678, E-Mail: stefan.haufe@tu-berlin.de

Die Medieninformation zum Download:
www.pressestelle.tu-berlin.de/medieninformationen/
„EIN-Blick für Journalisten“ – Serviceangebot der TU Berlin für Medienvertreter:
Forschungsgeschichten, Expertendienst, Ideenpool, Fotogalerien unter:
http://www.pressestelle.tu-berlin.de/?id=4608

Stefanie Terp | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-berlin.de
http://www.youtube.com/watch?v=kkKoMQwQ0yA
http://iopscience.iop.org/1741-2552/8/5/056001

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Unternehmen entwickeln sich zu Serviceanbietern
25.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Europas demografische Zukunft
25.07.2017 | Berlin-Institut für Bevölkerung und Entwicklung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Physiker designen ultrascharfe Pulse

Quantenphysiker um Oriol Romero-Isart haben einen einfachen Aufbau entworfen, mit dem theoretisch beliebig stark fokussierte elektromagnetische Felder erzeugt werden können. Anwendung finden könnte das neue Verfahren zum Beispiel in der Mikroskopie oder für besonders empfindliche Sensoren.

Mikrowellen, Wärmestrahlung, Licht und Röntgenstrahlung sind Beispiele für elektromagnetische Wellen. Für viele Anwendungen ist es notwendig, diese Strahlung...

Im Focus: Physicists Design Ultrafocused Pulses

Physicists working with researcher Oriol Romero-Isart devised a new simple scheme to theoretically generate arbitrarily short and focused electromagnetic fields. This new tool could be used for precise sensing and in microscopy.

Microwaves, heat radiation, light and X-radiation are examples for electromagnetic waves. Many applications require to focus the electromagnetic fields to...

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Biochemiker entschlüsseln Zusammenspiel von Enzym-Domänen während der Katalyse

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Heilpflanze Arnika ist in Norddeutschland genetisch arm dran

27.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Drei Generationen an Sternen unter einem Dach

27.07.2017 | Physik Astronomie