Schlaganfälle im Bereich des Hirnstamms, Krankheiten wie amyotrophe Lateralsklerose (ALS) und Verletzungen der Halswirbelsäule können dazu führen, dass Betroffene zwar noch bei vollem Bewusstsein sind, sich aber nicht mehr bewegen und nicht mehr sprachlich äußern können. Schnittstellen zwischen Gehirn und Computer können solchen Personen helfen, wieder Kontakt zur Außenwelt zu erlangen. Für einige Technologien genügen auf die Kopfhaut geklebte Elektroden, andere, präzisere Verfahren nutzen ins Gehirn implantierte Elektroden.
Elektroden im Gehirn
Ein Team um Francis Willett von der Standford University hat nun eine neue Technologie entwickelt, die es so schnell wie nie zuvor ermöglicht, Gedanken in geschriebenen Text umzusetzen. Während frühere Systeme darauf setzten, dass ein Patient sich vorstellt, Buchstaben auf einem Bildschirm anzuklicken, wertet die neue Software die Signale aus, die entstehen, wenn der Patient sich vorstellt, per Hand zu schreiben. „Wir haben festgestellt, dass komplizierte Bewegungen, die wechselnde Geschwindigkeiten und gekrümmte Bahnen wie Handschrift beinhalten, von unseren Algorithmen der künstlichen Intelligenz leichter und schneller interpretiert werden können als einfachere Bewegungen, wie das Bewegen eines Cursors auf einem geraden Weg mit gleichmäßiger Geschwindigkeit“, erklärt Willett. „Die Buchstaben des Alphabets sind so verschieden voneinander, dass die Signale für den Computer leichter zu unterscheiden sind.”
Proband in der aktuellen Studie war ein zum Zeitpunkt der Versuche 65-jähriger Mann, der seit einer Rückenmarksverletzung im Jahr 2007 vom Hals abwärts gelähmt ist. Bereits für eine frühere Studie hatte er sich zwei kleine Chips mit jeweils 100 Elektroden ins Gehirn implantieren lassen, die Signale von Neuronen im motorischen Kortex aufnehmen – genau aus der Region, die die Handbewegungen steuert. Diese Elektroden in seinem Gehirn nutzten Willett und Kollegen nun auch für ihre neue Technologie.
Neuer Geschwindigkeitsrekord
Zunächst trainierte der Proband die Software, indem er sich für vorgegebene Buchstaben mehrfach hintereinander vorstellte, er würde sie per Hand auf einen imaginären Notizblock schreiben. Auf diese Weise lernte die künstliche Intelligenz, welche Hirnsignale zu welchem Buchstaben gehören. Für den eigentlichen Versuch baten die Forscher den Probanden, mehrere Sätze abzuschreiben, die der Software bis dahin unbekannt waren. Das gelang ihm mit erstaunlicher Geschwindigkeit: Er schaffte durchschnittlich 90 Zeichen pro Minute – ähnlich viele, wie gesunde Gleichaltrige auf einem Smartphone. Damit toppte er auch den bisherigen Geschwindigkeitsrekord im Schreiben per Gehirn, den er selbst 2017 mit der Vorgängertechnologie aufgestellt hatte. Damals hatte er 40 Zeichen pro Minute getippt, indem er sich vorstellte, die Buchstaben auf einem Bildschirm anzusteuern.
