Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle, entwickelt von Forschern der Universität Tübingen in Deutschland, hat es einem 37-jährigen vollständig gelähmten Mann ermöglicht, mit seiner Familie zu kommunizieren, Live Science berichtet.
Was ist eine Gehirn-Computer-Schnittstelle?
A Gehirn-Computer-Schnittstelle ist ein System, das Gehirnsignale erfasst, sie analysiert und sie dann in Befehle umwandelt, die über ein Ausgabegerät weitergeleitet werden können. Ein gängiges Beispiel für ein solches System ist Neuralink, das es experimentellen Affen ermöglicht, Computerspiele ohne Joystick zu spielen.
Auch wenn es aufregend sein mag, einem Affen dabei zuzusehen, wie er mit seinem Verstand Pong spielt, besteht das Hauptziel der Technologie darin, die Lebensqualität von Personen zu verbessern, die aufgrund von Krankheiten oder Unfällen wichtige Funktionen ihres Körpers verloren haben.
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Ein 37-jähriger Mann namens Patient K1 ist von der Lou-Gehrig-Krankheit betroffen, die auch als amyotrophe Lateralsklerose ALS bekannt ist. Es handelt sich um eine Erkrankung, bei der Personen allmählich die Fähigkeit verlieren, die Muskeln in ihrem Körper zu kontrollieren. Theoretischer Physiker Stephen HawkingBei wurde auch dieser Zustand diagnostiziert, bei dem sich seine motorische Kontrolle bis zu einem Punkt verschlechterte, an dem er die Hilfe eines unterstützenden und alternativen Kommunikationsgeräts AAC benötigte.
Obwohl sich diese Geräte im Laufe der Jahre weiterentwickelt haben, müssen sie immer noch ein gewisses Maß an Muskelkontrolle entweder in den Augen oder in den Gesichtsmuskeln behalten, um sie weiter verwenden zu können. Im Fall von ALS verschlechtert sich der Zustand der Patienten weiter, während sie sie verwendenverlieren die Kontrolle über die Muskeln im ganzen Körper, was als "vollständig eingeschlossener" Zustand bezeichnet wird.
Das Tübinger Forscherteam unter der Leitung von Dr. Niels Birbaumer hat eine Gehirn-Computer-Schnittstelle entwickelt, die auditives Neurofeedback nutzt, um Menschen auch in einem „völlig eingeschlossenen Zustand“ bei der Kommunikation zu unterstützen.
K1, bei dem sein Zustand im Jahr 2015 diagnostiziert wurde, verlor später in diesem Jahr die Fähigkeit zu gehen. Er begann 2016 mit der Verwendung eines unterstützten AAC-Geräts mit Blickverfolgung, aber im folgenden Jahr konnte er seinen Blick nicht mehr fixieren. Die Familie verwendete ihre eigene MethodeJa- und Nein-Antworten in Abhängigkeit von Augenbewegungen zu kommunizieren, aber auch das ging bald verloren.
Wie funktioniert es?
Im Jahr 2019 implantierten die Forscher zwei Mikroelektroden in das Gehirn des Patienten und begannen, das Gerät mithilfe von akustischem Feedback zu trainieren. Bei dieser Methode musste K1 die Frequenz seiner Gehirnwellen an bestimmte Töne, Wörter oder Sätze anpassen und diese halteneine kurze Zeit, damit das System es registriert.
Etwas mehr als drei Monate nach der Implantation konnte K1 Buchstaben, Wörter und Sätze auswählen und den Forschern sogar buchstabieren: „Es das Gerät funktioniert mühelos.“ Die Schnittstelle ermöglichte es ihm, motorisch mit seiner Familie zu kommunizierenBereiche seines Gehirns, obwohl er keinerlei motorische Funktion in seinem Körper behält.
Das System ist alles andere als perfekt und läuft Gefahr, in einer Schleife zu stecken und erfordert, dass es unter Aufsicht verwendet wird. Die Forscher arbeiten auch an einer verbesserten Version des Systems, die keinen externen Computer benötigt, um zu funktionieren. DieSystem befindet sich derzeit in der Prävalidierung.
Die Benutzeroberfläche ist möglicherweise nicht ohne weiteres verfügbar, aber Sie können mehr über die Forschung in der Zeitschrift lesen. Naturkommunikation.
Studienzusammenfassung:
Patienten mit Amyotropher Lateralsklerose ALS können mit fortschreitender Degeneration der Motoneuronen alle muskelbasierten Kommunikationswege verlieren, und letztendlich können sie ohne jegliche Kommunikationsmittel bleiben. Während andere die Kommunikation bei Menschen mit verbleibender Muskelkontrolle untersucht haben,Nach unserem besten Wissen ist nicht bekannt, ob eine neuronale Kommunikation in einem vollständig eingeschlossenen Zustand möglich bleibt.Hier haben wir zwei 64-Mikroelektroden-Arrays in den ergänzenden und primären motorischen Kortex eines Patienten in einem vollständig eingeschlossenen Zustand implantiertZustand mit ALS. Der Patient modulierte neurale Feuerraten basierend auf akustischem Feedback und er verwendete diese Strategie, um Buchstaben einzeln auszuwählen, um Wörter und Sätze zu bilden, um seine Bedürfnisse und Erfahrungen mitzuteilen. Diese Fallstudie liefert Beweise dafür, dass gehirnbasierte willentliche Kommunikation istauch im vollständig eingerasteten Zustand möglich.