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Brain-Computer-Interfaces: Der direkte Draht zum Gehirn

Brain-Computer-Interfaces (kurz BCI) schaffen eine direkte Verbindung zwischen Gehirn und Technik. Was wie Science-Fiction klingt, hält langsam Einzug in die Realität.

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Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, mit einem Smartphone, Tablet oder Computer zu interagieren. Du kannst einen Bildschirm berühren, auf einer Tastatur tippen, eine Maus bewegen, über ein Touchpad wischen, einen Gamecontroller nutzen oder Sprachbefehle geben. Diese Formen der Eingabe sind uns so vertraut, dass wir sie kaum noch hinterfragen.

Noch nicht verfügbar

Synchron ist das erste BCI-Unternehmen, das Apples BCI-Protokoll nativ integriert. Ein Gehirnimplantat kannst du jedoch nicht einfach kaufen und einsetzen lassen – es ist nicht für den öffentlichen Verkauf vorgesehen. Die Technologie befindet sich weiterhin in klinischen Studien, und Vorbereitungen für eine groß angelegte Untersuchung laufen bereits.

Doch stell dir eine Zukunft vor, in der solche Geräte überflüssig sind – eine Zukunft, in der dein Gehirn ein Gerät direkt steuert. An genau dieser Vision arbeiten zahlreiche Forscher und Unternehmen, darunter auch Apple, und sie könnte den Umgang mit Technik grundlegend verändern, insbesondere für Menschen mit eingeschränkter Mobilität.

Die Stentrode von Synchron ist ein Elektrodenarray, das motorische Signale in den Blutgefäßen des Gehirns erfasst.
Die Stentrode von Synchron ist ein Elektrodenarray, das motorische Signale in den Blutgefäßen des Gehirns erfasst. (Bild: Synchron)

Ein wichtiger Schritt folgte im Mai letzten Jahres, als Apple ein Protokoll für Gehirn-Computer-Schnittstellen (Brain-Computer Interfaces, kurz BCI) vorstellte, das die Bedienungshilfe „Schaltersteuerung“ unterstützt. Diese Funktion ist seit Langem auf iPhone, iPad und Mac verfügbar (über „Einstellungen > Bedienungshilfen > Schaltersteuerung“) und wurde zuletzt auch auf der Vision Pro eingeführt. Sie ermöglicht Menschen mit körperlichen Einschränkungen die Steuerung ihrer Geräte über Joysticks oder externe Schalter – bislang also über physische Hilfsmittel.

Apples neues BCI-Protokoll erlaubt es nun, die Schaltersteuerung auch mithilfe von Gehirnsignalen zu bedienen – ganz ohne körperliche Bewegung. Das ist besonders relevant für Menschen mit Amyotropher Lateralsklerose (ALS), der häufigsten Form der Motoneuronenerkrankung, ebenso wie für Betroffene nach Schlaganfällen oder mit Rückenmarksverletzungen. Gleichzeitig macht Apple deutlich, dass es sich dabei nicht um eine sofort verfügbare Alltagsfunktion handelt. Bevor Gedanken zu Eingaben werden können, müssen sie zunächst zuverlässig erfasst und interpretiert werden.

Wer vernetzt das Gehirn noch?

Apple und Synchron sind nicht die einzigen Unternehmen, die sich mit Gehirn-Computer-Schnittstellen beschäftigen. Precision Neuroscience arbeitet an hauchdünnen Mikroelektroden-Arrays, die auf der Oberfläche des Gehirns liegen, während Blackrock Neurotech seit 2008 an einem kabelgebundenen System mit externem Empfänger arbeitet. Vergangenes Jahr wurde berichtet, dass es die Technik einem gelähmten Mann ermöglicht hat, eine virtuelle Drohne zu steuern, indem er sich vorstellte, seine Finger zu bewegen. Außerdem konnten Nutzer damit essen, trinken, E-Mails versenden und Roboterarme allein durch Gedanken steuern.

(Bild: Synchron)

Der bekannteste Akteur im BCI-Bereich ist jedoch Neuralink, das 2016 von Elon Musk gegründet wurde. Acht Jahre später gab Neuralink bekannt, dass ein Roboter dem Patienten Noland Arbaugh einen münzgroßen N1-Chip mit mehr als tausend winzigen Elektroden ins Gehirn implantiert hat. Arbaugh verlor nach einem Schwimmunfall im Jahr 2016 unterhalb der Schultern Gefühl und Bewegungsfähigkeit. Das Implantat, das über feine Fäden mit seinen Neuronen verbunden ist, lobt er dafür, dass er damit Technik allein mit seinen Gedanken steuern kann.

Mehr Eingaben aus dem Kopf

Das Auslesen von Gehirnaktivität ist auch mit externen Sensoren möglich, die auf dem Kopf liegen. Ein Beispiel sind die Noise-Cancelling-Kopfhörer MW75 Neuro von Master & Dynamic, die in Zusammenarbeit mit dem BCI-Unternehmen Neurable entstanden sind. Sie nutzen EEG-Sensoren, um elektrische Gehirnsignale zu erfassen, und übersetzen diese mithilfe eines BCI in verwertbare Daten.

Durch die Analyse der Gehirnwellen kann das System Empfehlungen geben, etwa Pausen vorzuschlagen, die mentale Belastung zu steuern oder die Konzentration zu verbessern. Diese Technik richtet sich eher an Produktivität und Wohlbefinden als an direkte Gerätesteuerung. Apple verfolgt dagegen einen deutlich ambitionierteren Ansatz. Mit der Anerkennung neuronaler Schnittstellen als native Eingabekategorie setzt das neue BCI-Protokoll – das sogenannte BCI Human Interface Device (BCI HID) – nicht auf externe Sensoren, sondern auf Signale direkt aus dem Gehirn.

Das klingt drastisch, ist aber gut erforscht. Apple arbeitet hier mit Synchron zusammen, einem US-Unternehmen für Gehirnschnittstellen, das unter anderem von Jeff Bezos und Bill Gates unterstützt wird. Synchron ist das erste Unternehmen mit nativer Unterstützung von Apples BCI-HID-Profil. Zum Einsatz kommt ein stentähnliches Implantat namens Stentrode, das in ein Blutgefäß im Gehirn eingesetzt wird und dort neuronale Signale aufzeichnet.

Chiral AI

Künstliche Intelligenz (KI) ist allgegenwärtig – und das gilt auch für einige BCI-Implantate. Das implantierbare BCI von Synchron wird von Chiral AI angetrieben, einem KI-Modell, das direkt mit menschlicher neuronaler Aktivität trainiert wurde und speziell für die Zusammenarbeit mit Apples Vision Pro entwickelt ist.

Ein wegweisender Schritt

Das Verfahren ist weniger invasiv, als man vermuten könnte. Das Implantat wird mithilfe eines speziell entwickelten chirurgischen Roboters im Bereich des motorischen Kortex platziert, ohne das Gehirngewebe direkt zu verletzen. Eine offene Gehirnoperation ist nicht nötig, was die Hürde für klinische Tests deutlich senkt. Die Technologie wird seit 2010 erforscht; 2019 erhielt der erste Patient das Implantat, seither folgten weitere Behandlungen im Rahmen kontrollierter Studien.

Durch die Einführung eines BCI-Protokolls hat Apple die Möglichkeiten erweitert, wie Menschen über „Schaltersteuerung“ mit Apple-Geräten interagieren können.
Durch die Einführung eines BCI-Protokolls hat Apple die Möglichkeiten erweitert, wie Menschen über „Schaltersteuerung“ mit Apple-Geräten interagieren können. (Bild: Screenshot)

Laut Synchron erkennt das System Bewegungsabsichten aus den Blutgefäßen des Gehirns. Die Signale werden drahtlos an einen externen Decoder übertragen, der über Apples neues HID-Protokoll mit einem Apple-Gerät kommuniziert. Da das System bidirektional arbeitet, kennt es Aufbau und Bedienelemente des Bildschirms und ermöglicht Navigation, Symbolauswahl und weitere Aktionen auf iPhone, iPad und Vision Pro. Eine Unterstützung für den Mac wurde bislang nicht angekündigt.

Noch steht diese Technik am Anfang. Gehirn-Computer-Schnittstellen sind bislang nicht breit verfügbar, und es gibt offene Fragen – etwa zur langfristigen Energieversorgung, zur Haltbarkeit der Implantate oder zu medizinischen Risiken wie Infektionen oder Abstoßungsreaktionen. Doch angesichts des enormen Potenzials, insbesondere für Menschen mit schweren Bewegungseinschränkungen, ist eines sicher: Die Entwicklung wird weitergehen. Neben medizinischen Anwendungen sind auch Einsatzfelder in Unterhaltung, Arbeitswelt und Forschung denkbar – ein Gedanke, der ebenso fasziniert wie herausfordert.