Ein neues System liest die Gehirnmuster eines Benutzers, um einen Spielzeughubschrauber zu steuern - das erste Mal, dass ein Flugfahrzeug vollständig durch Gedanken gesteuert wurde. Bild über die University of Minnesota
Denken Sie daran, die rechte Faust zu ballen. EIN flinker 14-Unzen-Hubschrauber fliegt nach rechts. Stell dir vor, du ballst deine linke Faust. Der Hubschrauber biegt ab. Denken Sie daran, beide Fäuste zu ballen, und es steigt senkrecht auf.
Dieses bemerkenswerte Hubschrauber-Steuerungssystem wurde von einer Gruppe von Wissenschaftlern an der Universität von Minnesota unter der Leitung von Ingenieurprofessor Bin He entwickelt. Das Besondere daran ist, dass die Steuerung des Flugs für den Piloten absolut keine tatsächliche Bewegung erfordert - kein Drücken von Knöpfen oder Drücken von Gas. Anstelle einer herkömmlichen Fernbedienung steuern Benutzer das Fahrzeug mit einer EEG-Kappe (Elektroenzephalographie), die mit 64 Elektroden bestückt ist und die elektrische Aktivität in verschiedenen Teilen des Gehirns in der Nähe der Kopfhaut erfasst und so effektiv ihre Gedanken abliest.
Das System, das erstmals im April demonstriert und jetzt in einem heute im Journal of Neural Engineering veröffentlichten Artikel vollständig beschrieben wurde , ist Teil der aufkeimenden Studie zu Gehirn-Computer-Schnittstellen - direkten Kommunikationswegen zwischen Gehirn und computergestützten oder robotergestützten Geräten. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler eine gedankengesteuerte Robotik entwickelt, mit der jemand Schokolade füttern oder ihm beim Kaffeetrinken helfen kann. Dies ist jedoch das erste Beispiel für ein Flugfahrzeug, das vollständig von Gedanken gesteuert wird.
Das System stützt sich auf frühere EEG- und andere neurologische Untersuchungen des Teams, die ermittelten, welche Aktivitätsmuster im Gehirn mit Gedanken wie „Bilden Sie eine Faust mit der rechten Hand“ und „Bilden Sie eine Faust mit beiden Händen“ korrelierten -orientierte Gedanken kommen meist im motorischen Kortex vor, einem Bereich des Gehirns, der für die Kontrolle des Körpers verantwortlich ist. Die EEG-Kappe ist empfindlich genug, um nur Aktivitäten relativ nahe an der Kopfhaut zu erkennen - hier befindet sich der motorische Kortex -, sodass die Wissenschaftler ihre EEG-Software so programmieren konnten, dass sie insbesondere zwischen diesen relevanten Denkmustern unterscheidet.
Wenn das System einen der angegebenen Gedanken erkennt, wandelt es den Gedanken („mache eine erste mit meiner rechten Hand“) in einen Befehl für den Hubschrauber („biege rechts ab“) um und sendet dann das Signal an das Fahrzeug weiter W-lan. Voilà, ein gedankengesteuerter Hubschrauber.
Das Team hatte zuvor ein System erstellt, mit dem Benutzer einen virtuellen Hubschrauber steuern konnten, und es für diese Studie mit einem tatsächlichen physischen Fahrzeug, dem ARDrone Quadcopter, modifiziert. Als Teil des Projekts gaben sie fünf Studenten einen Rätsel beim Fliegen des Hubschraubers, und alle konnten mit minimaler Schulung herausfinden, wie sie das Ding in der Luft halten und sogar durch Reifen fliegen konnten.
Wissenschaftler stellen sich eine Reihe von Anwendungen für diese Art von Technologie vor. Für eine der offensichtlichsten Anwendungen wird bereits geforscht: Prothesen. Im Februar präsentierte ein Schweizer Team die Arbeit an einer gedankengesteuerten künstlichen Hand, mit der ein Benutzer Gegenstände aufheben und sogar Reize (z. B. Nadelstiche) an das Gehirn des Benutzers weiterleiten kann. Andere haben an gedankengesteuerten Rollstühlen gearbeitet, die querschnittsgelähmten Benutzern mehr Mobilität ermöglichen würden.
Eines der Dinge, die das Hubschrauberexperiment so interessant machen, ist, dass wie bei einigen neueren Gehirn-Computer-Interfaces (einschließlich des Rollstuhls) Gehirnmuster mit einem nicht-invasiven Verfahren erkannt werden - Benutzer können sich einfach an- oder ausziehen die EEG-Kappe, wann immer sie möchten. Im Vergleich zu anderen Arten von Gehirn-Computer-Schnittstellen, die häufig auf chirurgisch implantierten Sensoren beruhen, könnte diese Art von System in einer viel größeren Bandbreite von Situationen verwendet werden.
Zum einen können gelähmte Patienten, die nur ungern oder nicht in der Lage sind, sich einer teuren und invasiven Operation zu unterziehen, um autonomer zu werden, einfach die Kappe tragen. Darüber hinaus könnten Amputierte und Patienten mit einer nicht lähmenden Krankheit, die die Mobilität immer noch einschränkt, wie ALS oder eine andere neuromuskuläre Störung, diese Technologie theoretisch zur Steuerung von Rollstühlen oder sogar anderen Fahrzeugen wie Autos verwenden, ohne ein permanentes Gehirn zu benötigen Implantatsystem.
Eines Tages könnte es sogar verwendet werden, um den Einsatz von Technologie für Menschen ohne damit verbundene medizinische Probleme zu verbessern. Wenn es zum Beispiel zuverlässig und empfindlich genug wird, könnten Piloten eines Tages mit ihren Gedanken Hubschrauber in voller Größe steuern, um die Ermüdung von Händen und Armen zu verringern, und Chirurgen könnten chirurgische Instrumente manipulieren, ohne sich Gedanken über Händeschütteln machen zu müssen.
