Medica: Gehirn an Roboter

Gelähmte Menschen sind in vielen Situationen auf die Hilfe anderer angewiesen. Im Projekt Brain2Robot hat ein internationales Forscherteam eine Robotersteuerung auf der Basis von Elektroenzephalogramm-Signalen (EEG) entwickelt. Diese Entwicklung könnte schwerstgelähmten Patienten künftig einen Teil ihrer Selbständigkeit zurückgeben.

Der Patient steuert den Roboterarm einfach mit seinen Gedanken: Denkt er daran, die rechte Hand zu bewegen, schaltet sich der Roboterarm ein. Stellt er sich vor, die linke Hand zu bewegen, hebt der Roboterarm etwa eine Kaffeetasse hoch.

Doch wie lassen sich Gedanken in Befehle für den Roboter umwandeln? Basis dieser Entwicklung ist ein Brain-Computer Interface (BCI). Forscher vom Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik FIRST und der Charité Berlin arbeiten bereits seit etwa sieben Jahren an der Entwicklung dieser Gehirn-Computer Schnittstelle. Dazu benutzen die Wissenschaftler ein herkömmliches Elektroenzephalogramm EEG, wie es im Klinikalltag zum Einsatz kommt. An der Kopfhaut angebrachte Elektroden messen die hirnelektrischen Signale. Diese werden verstärkt und an einen Computer übermittelt. Hocheffiziente Algorithmen werten diese Signale mithilfe von Verfahren des maschinellen Lernens aus. Die Software ist in der Lage, Veränderungen in der Hirnaktivität zu erkennen, die bereits durch die Vorstellung einer Bewegung ausgelöst werden. So kann sie etwa die Muster, die dem Gedanken, die linke oder rechte Hand zu heben, entsprechen, eindeutig identifizieren und aus dem Gemisch der vielen Millionen Nervenimpulse extrahieren. Anschließend werden diese Impulse in Steuerbefehle für den Computer übersetzt. „Ziel des Projekts ist es, Menschen mit schweren Behinderungen im Alltag zu unterstützen. Unsere Technologie bietet den Vorteil, dass sie Bewegungsintentionen unmittelbar in Steuerbefehle für den Computer umsetzen kann“, sagt Teamleiter Florin Popescu.

Das Projekt Brain2Robot wird innerhalb des 6. EU-Forschungsrahmenprogramms mit rund 1,3 Millionen Euro gefördert. Bei der Entwicklung von Brain2Robot liegt der Fokus auf medizinischen Anwendungen, insbesondere auf der Steuerung von Prothesen, unterstützenden Robotern oder Rollstühlen. Darüber hinaus wurde auch eine „mentale Schreibmaschine“ entwickelt, ein Kommunikationsgerät, mit dem schwerstgelähmte Patienten Buchstaben auswählen und Texte schreiben können. In wenigen Jahren könnte der Roboterarm auf den Markt kommen. Die BCI-Technologie ist für viele Anwendungen interessant: So kann sie für die Steuerung von Computerspielen oder für Sicherheitstechnologien im Automobilbereich wie Fahrerüberwachung oder Fahrerassistenz eingesetzt werden.

Eine Pressevorführung von Brain2Robot findet am 14. November um 12.30 Uhr in Halle 3 am Stand F92 statt. Weitere Live-Vorführungen gibt es am 14. und 15. November 2007, jeweils von 11.00 bis 12.00 und von 14.00 bis 15.00 Uhr.