Haushaltsgeräte mit Gehirnströmen steuern

Wissenschaftler des Friedrich Wilhelm Bessel Instituts entwickeln Assistenzsystem für Menschen mit schwerer körperlicher Behinderung
Brain-Computer Interface (PresseBox) (Bremen, ) Als Folge von Unfällen oder Krankheiten können sich viele Menschen vom Hals abwärts nicht mehr bewegen, beispielsweise bei Lähmung, Schlaganfall und Gehirn- oder Rückenmarkverletzungen. Für sie ist jedes Stück Selbstbestimmung im Alltag ein großer Gewinn an Lebensqualität. Forscher des Friedrich Wilhelm Bessel Instituts (FWBI) in Bremen haben daher jetzt ein System entwickelt, das die Bedienung von Geräten alleine durch eine Kombination aus Gehirnströmen und Augenbewegungen zulässt.

Das System erkennt nicht nur, welches Gerät es gerade vor sich hat, sondern lässt situationsabhängig auch verschiedene Handlungsoptionen zu. So kann beispielsweise ein Radio eingeschaltet und der gewünschte Sender gesucht werden. Auch der Kühlschrank, der Fernseher, die Mikrowelle und der Lichtschalter lassen sich bedienen. Denkbar sind darüber hinaus zahlreiche weitere Anwendungen.

Zentrales Element des Systems ist ein sogenanntes „Brain-Computer Interface“ (BCI), also eine direkte Schnittstelle zwischen Gehirn und Computer. Sie ermöglicht es dem Menschen, zu kommunizieren, ohne sich zu bewegen. Dabei werden Elektroden auf dem Kopf angebracht, wie sie auch bei medizinischen Untersuchungen der Gehirnströme üblich sind. Die gemessenen Gehirnsignale werden ausgewertet und in die anwendungsspezifischen Steuersignale umgesetzt.

Am Friedrich Wilhelm Bessel Institut hat die Forschungsgruppe um Prof. Dr.-Ing. Axel Gräser nun unter dem Namen „sBCI“ ein besonders leichtes, flexibles und schnelles Brain-Computer Interface entwickelt. Möchte ein Anwender beispielsweise die Mikrowelle bedienen, schaut er zunächst auf einen Marker – also ein grafisches Symbol – am Gerät. Das sBCI erkennt dieses Gerät mit Hilfe einer Umgebungskamera und die Benutzerintention, das Gerät zu bedienen, wird durch die Berechnung der Blickrichtung bestätigt. Wird ein Gerät ausgewählt, bietet das sBCI-System die passenden Handlungsmöglichkeiten an.

Der Anwender steuert das ausgewählte Gerät, indem er sich auf eine von mehreren Leuchtdioden konzentriert, die am Rand seiner Brille in unterschiedlichen Frequenzen blinken. Die Frequenz wird anhand der Gehirnströme erkannt und signalisiert dem Computer, was er tun soll. Während des gesamten Vorgangs wird der Anwender durch Sprachansagen unterstützt. Wenn die gewünschte Aufgabe erledigt ist, kann er das System durch den Blick auf eine bestimmte Leuchtdiode ausschalten.

Ein Ziel des Friedrich Wilhelm Bessel Instituts bestand bei dem Forschungsprojekt darin, die Technologie möglichst leicht nutzbar zu machen. Das komplette System ist daher wesentlich kostengünstiger als die am Markt verfügbaren Einzelkomponenten. Darüber hinaus sind nur überschaubare Fachkenntnisse erforderlich, um das sBCI für unterschiedliche Anwendungen anzupassen.

Ein möglicher Einsatzbereich der Ergebnisse ist neben dem Reha-Bereich und weiteren Forschungsaktivitäten auch der Markt für Computerspiele, denn dort gewinnen Alternativen zum klassischen Joystick als Steuerungsmöglichkeit zunehmend an Bedeutung. Vor dem großflächigen kommerziellen Einsatz des sBCI ist allerdings noch weitere Forschung nötig, um die Reaktionszeiten des Systems zu reduzieren. Zurzeit dauert es ungefähr ein Sekunde, bis die Gehirnströme richtig interpretiert sind, denn die Signale dringen nur stark gedämpft und verzerrt durch die Schädeldecke. Darüber hinaus ist zur Messung der elektrischen Hirnsignale noch das Auftragen eines speziellen Kontaktgels auf die Kopfhaut erforderlich. Ein weiteres Entwicklungsziel ist die Erhöhung der Blink-Frequenz bei den Leuchtdioden, denn niedrigere Frequenzen führen zwar zu stärkeren Signalen, werden aber vom Anwender als störender empfunden.

Weitere Informationen: www.fwbi-bremen.de

Kontakt

FWBI - Friedrich Wilhelm Bessel Institut
Otto-Hahn-Allee 1
D-28359 Bremen
Dr.-Ing. Bernd Hillers

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