Brain Machine Interfaces (BMIs)

Ein Schülerblog von Jakob Frenzel.

Mit dem Verstand verbundene Autos, Implantate im Gehirn zur Heilung von
Alzheimer oder Briefe, die nur durch Nachdenken geschrieben werden. All das soll
in der Zukunft durch Gehirn-Maschine-Interfaces (BMIs) möglich sein. Diese
Neurotechnologien werden unser Leben grundlegend verändern. Diese
technologischen Neuerungen bewegen sich am Rand des zurzeit technisch Möglichen
und bringen auch ethische Bedenken mit sich.

Im medizinischen Bereich werden bereits ähnliche Technologien zur Diagnose von
neurologischen Erkrankungen oder zur Behandlung von Phobien, Demenz und ADHS
eingesetzt. Darüber hinaus werden Brain Computer Schnittstellen auch für die
Wiederherstellung von Mobilität bei Menschen, die auf einen Rollstuhl oder
Protesten angewiesen sind, angewendet.

Weltweit gibt es jedoch nur sehr wenige Patienten, die tatsächlich hoch
entwickelte implantierte Geräte tragen. Diese Statistik ist auf das Risiko, das
diese Technologie heutzutage darstellt, zurückzuführen.

Funktionsweise
Brain Maschine Interfaces zeichnen die elektrische Aktivität des Gehirns meist
nicht invasiv, zum Beispiel mittels EEG, oder invasiv mittels implantierten
Elektroden auf. Anschließend werden die Daten mittels eines Computers analysiert
und in Steuersignale umgewandelt.

Schon das Denken an die Bewegung einer Hand oder eines Fußes führt zu einer
messbaren Hirnaktivität. Jedes Brain Maschine Interface braucht eine bestimmte
Zeit, um sich an den Menschen zu gewöhnen und die Hirnaktivität richtig zu
deuten. Das System lernt, welche Gedanken an welche Messwerte gebunden sind.

Diese Funktionsweise macht es jedoch nur möglich, dass der Mensch dem Computer
etwas mitteilt, jedoch nicht andersrum.

Neuralink
Eine Firma, die 2017 von Elon Musk gegründet wurde, hat es sich zum Ziel
gemacht, Gehirnimplantate zu entwickeln, die unsere Gehirnfunktionen mit
künstlichen Intelligenzsystemen verbinden. Laut Neuralink ist die Kombination
aus künstlicher Intelligenz und menschlichem Verstand zu Großem fähig. Des
weiteren will das Unternehmen versuchen, Implantate zur Heilung schwerwiegender
neurodegenerativer Erkrankungen, wie Alzheimer oder Epilepsie, zu entwickeln.
Darüber hinaus ist ein weiteres Ziel, einen Nervenstrang zu schaffen, der es uns
ermöglicht, direkt mit Maschinen zu kommunizieren.

Der Roboter
Die meistens benötigte Gehirnoperation ist der größte Risikofaktor beim
Implantieren eines Gerätes zur Erfassung von Neuronenaktivität. Deshalb hat
Neuralink ein neues Verfahren entwickelt, um Operationen möglichst risikolos zu
machen.

Der von Neuralink entwickelte Roboter ermöglicht es, eine hohe Anzahl von
flexiblen Messsonden schnell und zuverlässig in das Gehirn zu implantieren. Der
Implantierungsmechanismus hat eine Genauigkeit von 10 µm. Der eigentliche
Mechanismus besteht aus einer Nadel mit 40 µm Durchmesser. Die Aufgabe der Nadel
ist es, die Hirnhaut zu durchstoßen und die einzelnen Fäden zu implantieren. Des
weiteren ist der Roboter mit mehreren Kameras und Lichtquellen ausgestattet, um
die Messenden zwischen Blutgefäßen zu implantieren, um keine Blutungen zu
erzeugen.

Eine Messsonde hat 32 Messkontakte. Außerdem wurde von Neuralink ein eigener
Microchip mit 256 Messkanälen zur Datenerfassung entwickelt. Durch die
Zusammenschaltung mehrerer Chips können bis zu 3,072 Messpunkte gleichzeitig
erfasst werden. Diese Technologie ermöglicht das Messen von Hirnaktivität über
größere Flächen und Hirnregionen.

Quellen:
• https://www.biorxiv.org/content/10.1101/703801v1
• https://bit.ly/2vd2Gn8

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