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Arbeit mit dem Brain-Computer-Inter­face verändert das Gehirn

Freitag, 29. November 2019

/kh_art, stockadobecom
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Berlin/Leipzig – Bereits nach einer Stunde Training mit einer Gehirn-Computer-Schnittstelle (Brain-Computer-Interface, BCI) sind im Gehirn der Probanden signifikante Veränderungen nachweisbar. Das Training mit dem BCI hat also unmittelbare Rückwirkungen auf die neuronale Struktur und Funktion des Gehirns. Das berichten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts (MPI) für Kognitions- und Neurowissenschaften Leipzig, der Staatlichen Universität von Navarra und der Technischen Universität (TU) Berlin im Journal of Physiology (2019; doi: 10.1113/JP278118).

Die Wirkung eines BCI beruht darauf, dass die bloße Vorstellung einer Handlung schon messbare Veränderungen der elektrischen Hirnaktivität auslöst. Diese Signale können über ein Elektro-Enzephalografie (EEG) ausgelesen, ausgewertet und über maschinelle Lernsysteme in Steuersignale umgesetzt werden, die zum Beispiel einen Computer bedienen oder eine Prothese bewegen können.

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Die Forscher arbeiteten bei ihrer Studie mit 2 verschiedenen BCI. Die Probanden hatten zuvor keine Erfahrungen mit den Schnittstellen. Aufgabe der ersten Teilgruppe war es, sich vorzustellen, dass sie ihren Arm oder ihre Füße bewegen. Sie sollten also eine Aufgabe durchführen, die das motorische System des Gehirns beansprucht.

Die 2. Teilnehmergruppe erhielt eine Aufgabe, die das visuelle Zentrum des Gehirns ansprach: Sie sollten Buchstaben auf einem Bildschirm erkennen und auswählen. Vor und nach den jeweiligen Experimenten mit dem BCI wurde das Gehirn der Probanden mittels einer Magnetresonanztomografie untersucht, um mögliche Veränderungen zu erfassen.

Im Ergebnis fanden die Wissenschaftler messbare Veränderungen in den Hirnregionen, die für die Art der auszuführenden Aufgabe spezifisch waren. Die Probanden mit der visuellen Aufgabe zeigten Veränderungen in den visuellen Bereichen des Gehirns, jene mit der motorischen Aufgabe im motorischen Bereich. Diese Veränderungen traten bereits innerhalb kurzer Zeit – einer Stunde – mit dem BCI auf.

„Noch offen ist dabei die Frage, ob diese Veränderungen auch auftreten würden, wenn die Probanden keine Rückkopplung über das BCI-System bekommen würden, dass ihre Hirnsignale erfolgreich ausgelesen werden konnten“, erläutert Till Nierhaus vom MPI für Kognitions- und Neurowissenschaften.

Insgesamt weisen die Ergebnisse laut den Forschern aber darauf hin, dass diese Effekte des Trainings mit dem BCI eventuell therapeutisch genutzt werden könnten, um bestimmte Hirnregionen gezielt anzuregen. „Die räumliche Spezifität der BCI-Effekte könnte die Möglichkeit eröffnen, zum Beispiel bei Schlaganfallpatienten, gezielt die Hirnregionen anzusprechen, die Schaden genommen haben“, sagte Arno Villringer, Direktor der Abteilung Neurologie am MPI für Kognitions- und Neurowissenschaften. © hil/aerzteblatt.de

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