Grazer Forscher entwickeln optisches Brain-Computer-Interface-System

EU-Projekt untersucht Wahrnehmung von virtuellen Realitäten

Ein Forscherteam der Grazer Technischen Universität entwickelt derzeit ein optisches Brain-Computer-Interface-(BCI)-System, das eine Kommunikation zwischen Mensch und Computer möglich machen soll. Die möglichen Anwendungsfelder reichen von der Behandlung hyperaktiver Kinder bis hin zur Epilepsie-Prävention und Schlaganfall-Therapien. Das Team unter der Leitung von Gert Pfurtscheller vom Institut für Human-Computer Interfaces forscht im Rahmen des EU-Projekts "PRESENCCIA" (Research Encompassing Sensory Enhancement, Neuroscience, Cerebral-Computer Interfaces and Applications). Dabei untersuchen Forscherteams aus Computer- und Neurowissenschaftern, wie das menschliche Gehirn "virtuelle" Realitäten, wie sie etwa beim Neurofeedback zum Einsatz kommen, wahrnimmt.

"Wir wollen mit unserer Forschungsarbeit die Gehirnmechanismen verstehen lernen, die wesentlich zur Verbesserung dieses Gegenwartsgefühls und den damit verbundenen Interaktionen in virtuellen Realitäten beitragen", so der Biomediziner Pfurtscheller. War es bisher nur möglich mit Hilfe von EEG-Systeme elektrische Impulse zu messen, bietet das optische BCI-System deutliche Fortschritte. "Die Gehirnaktivitäten werden nicht mehr wie bisher über Elektroden, sondern mit Hilfe eines Laserstrahls gemessen. Einerseits erlaubt dies eine schnellere Handhabung und zusätzlich ist die Störanfälligkeit des optischen Systems wesentlich geringer", so Robert Leeb, Mitarbeiter im Team von Pfurtscheller im pressetext-Interview. "Die Basis für die optische Messung ist die metabolische Änderung von Zellgruppen im Gehirn." Man müsse sich das Hirn praktisch als Muskel vorstellen, in dessen Zellen sich der Sauerstoffgehalt verändert, erklärt der Wissenschaftler.

"Bei Bewegungen wie etwa das Fangen eines Balles, werden bestimmte Hirnareale aktiv. Diese Aktivität gibt es aber auch, wenn sich jemand diese Bewegung nur vorstellt", so Leeb. Bevor eine Person mit einer Behinderung eine Prothese bekommt, kann sie über BCI-Technologie die neue Situation mit Hilfe von "virtuellen Körperteilen" trainieren. Die Simulation und ein entsprechendes "Feedback" des Computers helfen dabei, die richtigen Denkmuster rascher zu erlernen, die für das Ausführen bestimmter Bewegungen notwendig sind. Das bedeutet, dass sich dadurch die Rehabilitationsphase bedeutend verkürzen lässt.

Das Grazer Forscherteam ist zurzeit damit beschäftigt den ersten Prototypen herzustellen. "In Zukunft soll die optische BCI-Technologie das EEG ersetzen", meint Leeb abschließend. Eine weitere Forschergruppe der TU Graz um den Computergrafik-Experten Dieter Schmalstieg untersucht so genannte "Augmented Reality"-Anwendungen, die Psychologin Christa Neuper von der Karl-Franzens-Universität Graz befasst sich mit der Optimierung des Neurofeedbacks.