Gedanken machen mobil

Andrea Dunst — Wed, 25 Jun 2008 21:58:56 +0200

Wundermittel "Brain-Computer"?

Auf einem Bildschirm einzelne Buchstaben auszuwählen oder einen Cursor zu bewegen, das ist nichts Ungewöhnliches. Das aber allein mit der eigenen Vorstellungskraft zu schaffen, ohne dabei auch nur einen Finger zu bewegen, dagegen schon.

Mit dem Brain-Computer-Interface (BCI) haben Wissenschaftler an der TU Graz eine Technologie entwickelt, die menschliche Gedanken in Steuersignale für solche Computeranwendungen umwandelt. Kombiniert mit speziellen Stromimpulsen könnte diese Computer-Gehirn-Schnittstelle gelähmten Menschen in einigen Jahren dabei helfen, Hände oder Arme wieder zu bewegen.

Das System liest im Gehirn

Jeder Gedanke, jede Vorstellung löst im menschlichen Gehirn ein wahres Nervengewitter aus und verändert seine elektrischen Aktivitäten. Angeschlossen an einen Verstärker werden die Gehirnströme von Elektroden als Elektroenzephalogramm (EEG) gemessen.

Das BCI filtert aus diesen EEG-Mustern bekannte Kommandos heraus und löst schließlich ein Steuersignal aus. Bis sich aber durch reine Vorstellungskraft am Bildschirm wirklich etwas bewegt, braucht es viel Geduld und Übung. „Man kann Patienten nicht Elektroden auf den Kopf setzen und sie können sofort etwas steuern, so einfach funktioniert das nicht“, erklärt Gernot Müller-Putz vom BCI-Labor in Graz.

Den gelähmten Arm bewegen

Einer, der jahrelang trainiert und damit sozusagen Pionierarbeit für die Forschung geleistet hat, ist Thomas S. Seit einem Badeunfall 1998 ist der Steirer vom Hals abwärts gelähmt, nur den Kopf und den linken Arm konnte er noch ein wenig bewegen. Heute kann er einfache Handgriffe wieder selbst erledigen – ein Glas angreifen, heben und daraus trinken. Seine linke Hand gehorcht ihm wieder. Konsequentes Training und eine Neuroprothese, die die Muskeln in seinem Unterarm stimuliert (eingerichtet von der Orthopädischen Universitätsklinik Heidelberg), hat das scheinbar Unmögliche möglich und ihn wieder etwas selbstständiger gemacht.

Fuß lenkt Hand

Mithilfe des Brain-Computer Interface haben die Grazer Wissenschaftler für Thomas eine Art Bypass entwickelt. Müller-Putz: „Die Befehle, die im Gehirn erzeugt werden, können bei Gelähmten nicht mehr auf direktem Weg durch das Rückenmark weitergeleitet werden. Deshalb leiten wir sie zum BCI. Dort wird das Steuersignal erzeugt, an den Muskelstimulator übermittelt und der bewegt den Muskel.“ Und innerhalb von wenigen Sekunden greifen die Finger zu.

Das Kuriose daran: Thomas stellt sich dabei vor, er bewege seine Beine. „Weil sich beim Training herausgestellt hat, dass ihm das leichter fällt, als sich auf die Hände zu konzentrieren. Wir benutzen also seine Fußbewegungsvorstellung und schalten damit seine Hand ein. Das ist technisch möglich“, sagt Müller-Putz. Er schildert den Ablauf genauer: „Das BCI ist so konzipiert, dass die Finger aufgehen, sobald es das erste bekannte Muster erfasst. Der Patient sucht sich also ein Glas und gibt den Befehl ‚Fuß bewegen‘. Das BCI erkennt diese Bewegung und schickt ein Signal an den Stimulator, der wiederum aktiviert die Elektrode am Unterarm.“ Diese Elektroden stimulieren die Muskeln mit Stromimpulsen und schon greifen die Finger zu.

Virtuelle Ausflüge

Im Grazer BCI-Labor laufen fast täglich Messungen, auch mit Studenten und Freiwilligen. Mit Thomas arbeiten die Forscher seit fast neun Jahren. „Er ist schon eine Art Mitarbeiter von uns. Wir waren mit ihm auch in London und haben Messungen in einer virtuellen 3D-Umgebung durchgeführt“, erzählt Müller-Putz.

Im Londoner CAVE-Labor (Computer Animated Virtual Environment) werden ganze Räume zur virtuellen Welt. Thomas hat es ausprobiert. Dabei hat er sich, in seinem Rollstuhl sitzend und mit der 3D-Brille im Gesicht, seinen Weg durch eine Straße mit Passanten gebahnt. Ein Modell für die Zukunft. Der Wissenschaftler kann sich das durchaus vorstellen, und zwar für Menschen, die lernen müssen, mit einer Neuroprothese umzugehen. Oder um den Umgang mit einem Rollstuhl zu üben, der eines Tages vielleicht mithilfe der BCI-Technologie gesteuert wird.

Ein ähnliches Szenario, das für Müller-Putz denkbar wäre, sind rein über das Gehirn gesteuerte Ausflüge, in denen zum Beispiel Naturbilder vor dem geistigen Auge erscheinen. Dadurch hätten auch Menschen, die körperlich nicht mehr dazu in der Lage sind, die Möglichkeit sich „in einer Landschaft zu bewegen und Abenteuer zu erleben.“

Mit den Augen schreiben

Das Brain-Computer-Interface hilft aber nicht nur Querschnittgelähmten, wieder etwas mobiler zu werden, oder Schlaganfallpatienten, bestimmte Teile ihres Gehirns zu trainieren. Es ermöglicht auch Menschen, die nicht mehr sprechen können, wieder zu kommunizieren. Zum Beispiel Patienten, die unter einer Erkrankung des zentralen Nervensystems (Amyotropher Lateralsklerose, kurz ALS) leiden.

Bei dieser Krankheit nehmen die Bewegungsfunktionen des Körpers immer weiter ab, bis die Patienten nicht mehr gehen können, ihre Hände und Finger nicht mehr gehorchen, sie nicht mehr selbstständig atmen oder mit den Augen zwinkern können. Der Mensch ist dann in seinem eigenen Körper „gefangen“. Experten bezeichnen diesen Zustand als „Locked-in“-Status. Kommunizieren trotz völliger Reglosigkeit? Möglich ist das mit einer speziellen Software, die EEG-Signale in Buchstaben übersetzt. Dabei sind auf dem Computer-Bildschirm Buchstaben und Satzzeichen dargestellt: Der Patient muss sich lediglich auf den gewünschten Buchstaben konzentrieren. Ein System, mit denen Locked-in-Patienten sogar wieder E-Mails schreiben können.

„Betreuerinsel“

Bis das BCI außerhalb des Labors anwendungsfähig ist, wird es nach Einschätzungen des Experten noch einige Jahre dauern. Zum einen ist der Umgang mit EEG-Hauben noch sehr umständlich: Bevor die Haube aufgesetzt werden kann, muss klebriges Gel auf die Kopfhaut aufgetragen werden. Prototypen für Trockenelektroden gibt es jedoch bereits.

Zum anderen braucht das „Richtig-Denken-Lernen“ die Unterstützung von Experten, die das BCI auch individuell auf jeden Patienten einstellen. Müller-Putz kann sich jedoch vorstellen, dass BCI-Experten in Zukunft als eine Art „Betreuerinsel“ fungieren. So könnten mehrere Patienten unter Aufsicht der Wissenschaftler mit ihren Angehörigen kommunizieren und Anweisungen für den Umgang mit EEG und Computer erhalten.

Ähnliche Erfahrungen haben die Grazer Wissenschaftler bereits bei einem gemeinsamen Projekt mit Kollegen der Reha-Klinik Bad Kreuznach gemacht. Hier haben sich die Experten über Internet und Videokonferenz mit den Patienten in Deutschland ausgetauscht und Bewegungsvorstellungen trainiert.

Was sich der Biomedizintechniker für die Zukunft wünscht? „Dass sich das BCI so fehlerfrei steuern lässt wie eine Fernbedienung. Der Patient setzt sein EEG-Hauberl auf und das System läuft, auch wenn er noch nichts tut. Und sobald er einen Gedanken fasst, den er geübt hat, bewegt sich etwas.“ Wenn diese Technologie auch viele neue Wege eröffnet, ein Traum wird sich damit aber wohl nie erfüllen: Gedankenlesen – damit hat das BCI nichts zu tun.

Streitthema Elektrosmog

Hütter Daniela — Wed, 25 Jun 2008 14:51:01 +0200

Die einen zitieren diverse Studien, die anderen halten sie für Müll. Unter dem Begriff Elektrosmog sind mehrere Strahlungsarten (nieder- und hochfrequente Felder) zusammengefasst – wie schädlich diese wirklich sind, erklärt Norbert Leitgeb, Professor an der Technischen Universität Graz und Leiter der deutschen Strahlenschutzkommission: „Es gibt nach wie vor keine Belege, dass zum Beispiel ein erhöhtes Krebsrisiko tatsächlich auftritt.“ Das Kernproblem sei, dass viele (sogenannte epidemiologische) Studien zwar versuchen, einen Zusammenhang zu finden zwischen Personen, die elektromagnetischen Feldern höher exponiert waren, und solchen, die ihnen weniger ausgesetzt waren. Für einen Vergleich jedoch müssen alle anderen Faktoren, die sich ebenfalls gesundheitlich auswirken können, ausgeschlossen sein. Das ist kaum möglich. Fazit: „Solange es nicht gelingt, Strahlenstudien durchzuführen, die alle wichtigen Einflüsse berücksichtigen, kann man nicht von wissenschaftlich belegten Ergebnissen sprechen.“

Handyfitness

Oliver Krajacic — Tue, 24 Jun 2008 18:43:28 +0200

Topfit in wenigen Sekunden! Das Handy macht‘s möglich.

Was liest man nicht alles über mögliche gesundheitliche Schäden, die das böse Handy auf den armen Telefonierer überträgt, oder möglicherweise übertragen kann, oder könnte, oder auch nicht - so genau kann man das nicht sagen, also zumindest jetzt nicht, aber eigentlich ist es erwiesen. Oder doch nicht. Außerdem ist es ohnehin jedem egal. Wir zeigen euch stattdessen, wie man aus seinem Handy DAS Fitnessgerät der Saison 2008/2009 macht. Geht ganz einfach. Die Problemgruppe 16+ konsultiert vor Beginn des Programms bitte einen Facharzt oder liest einen Beipackzettel.

Übung 1: „Leichter Abhub“

Das Handy liegt locker-flockig in der rechten Hand. Auf Anruf warten (Vorsicht, kann bis zu einer Minute dauern!), dann zügig, aber ohne zu verkrampfen, das Handy in einem Schwung zum Ohr heben.

Übung 2: „Heavy thumbing“

Diese Übung fördert Feinmotorik und Geduld. Das Handy im entspannten Handflächengriff, tippen wir einen sinnvollen Text in eine SMS. Man beachte, dass für diese Übung im Normfall nur die maximal 60 Sekunden bis zum nächsten Start von Übung 1 zur Verfügung stehen.

Übung 3: „Xtreme Free Eingebing“

Besonders Mutige schätzen den Extra-Thrill der Verwendung von leicht zerbrechlichen Gliedmaßen zur SMS-Eingabe. Für Einsteiger empfehlen wir zunächst die Verwendung eines beliebigen Zeigefingers, jedoch sind hier der Fantasie keine Grenzen gesetzt. Vor der Durchführung besonders origineller Spielarten die Umgebung auf Ordensschwestern oder Exekutivorgane überprüfen, um unangenehmen Missverständnissen vorzubeugen.

Schon nach wenigen Erdzeitaltern ist eine deutliche Straffung der Armmuskulatur sowie verstärkte Hornhautbildung auf den Primär-Eingabegliedmaßen zu beobachten.