Die Tücken der Schnittstellen

Und bereits in den vergangenen Jahrzehnten hat die Forschung eindr¨¹ckliche Erfolge erzielt: In mehreren Studien wurden Tetraplegikern fingergrosse Schnittstellen mit hundert kleinen Elektroden in die Grosshirnrinde implantiert. Dank diesen konnten die Tetraplegiker einen Roboterarm ansteuern, indem sie gedanklich versuchten, ihren gel?hmten Arm zu bewegen². In einer anderen wegweisenden Studie konnten Patienten mit dem vollst?ndigen Locked-in-Syndrom Ja/Nein-Antworten ?ussern. Dabei wurden mittels funktioneller Nahinfrarotspektroskopie nicht-invasiv lokale ?nderungen des Blutsauerstoffgehalts gemessen und mit einem Machine-Learning-Algorithmus ausgewertet³. Menschen mit dem vollst?ndigen Locked-in-Syndrom ist es nicht m?glich, willentlich Muskeln zu bewegen. Sie haben somit keine andere M?glichkeit, sich auszudr¨¹cken.

Erst wenige Alltagsanwendungen

Solche spektakul?ren Ank¨¹ndigungen und Beispiele aus der Forschung t?uschen jedoch dar¨¹ber hinweg, dass die BCI-Technologie generell noch immer in den Kinderschuhen steckt. Im Alltag trifft man BCI h?chst selten bis gar nie an, auch nicht bei Menschen mit schwerster k?rperlicher Behinderung⁴. Die einzige Alltagsanwendung, die mir bekannt ist, sind EEG-Messungen, mit denen Patienten mit schwerer k?rperlicher Behinderung ein Buchstabierger?t bedienen k?nnen, entweder als Erg?nzung zu einem ¨¹ber Augenbewegungen gesteuerten Buchstabierger?t, da ein solches die Nutzer bei l?ngerem Gebrauch erm¨¹det, oder eben nach kompletter L?hmung beim vollst?ndigen Locked-in-Syndrom, wenn sie auch die Kontrolle ¨¹ber ihre Augenmuskeln verlieren.

Die Gr¨¹nde f¨¹r den limitierten Transfer von BCI in Alltagsanwendungen sind vielf?ltig: Invasive BCI mit implantierten Elektroden bed¨¹rfen einen neurochirurgischen Eingriff, bergen Infektionsgefahr, und die Signalqualit?t nimmt bei den zurzeit verwendeten Nadelelektroden ¨¹ber die Monate ab. Ein solcher Eingriff ist im Normalfall nur bei schwerster chronischer Behinderung gerechtfertigt und war bisher nur im Rahmen von wissenschaftlichen Studien m?glich.

Und obwohl nicht-invasive EEG-BCI viel sicherer und verbreiteter sind, haben auch diese zahlreiche Schw?chen: Ihre Signalqualit?t ist im Vergleich zu implantierten Schnittstellen viel schlechter, weil die Distanz zum Gehirn gr?sser ist. Bewegungen von Stirn-, Augen- und Nackenmuskeln k?nnen das Signal ausserdem st?ren. Selbst bei gut trainierten Benutzern werden einfache Befehle nur in 60 bis 90 Prozent der F?lle korrekt ausgelesen. Dies reicht nicht f¨¹r sicherheitskritische Anwendungen, wie etwa das Ansteuern eines Elektrorollstuhls. Das Ansteuern der EEG-BCI ist f¨¹r die Nutzer zudem mit einem relativ hohen kognitiven Aufwand verbunden, und rund einem F¨¹nftel der Probanden gelingt es gar nicht, ein EEG-BCI zuverl?ssig anzusteuern. Man spricht dabei von BCI-Analphabetismus.

Mit Gedanken steuern, nicht Gedankenlesen

Eines muss man sich ausserdem bewusst sein: Weder derzeit noch in mittelfristiger Zukunft kann bei BCI von ?Gedankenlesen? die Rede sein. BCI erkennen neuronale Aktivit?tsmuster, welche durch bestimmte Gedanken oder kognitive Aufgaben generiert werden. ?Durch Gedanken ansteuern? ist nicht dasselbe wie ?Gedankenlesen?.

Dennoch m¨¹ssen wir bereits heute an die ethischen und moralischen Fragen denken, die sich in Zukunft m?glicherweise ernsthaft stellen werden, gerade was Privatsph?re und Menschlichkeit anbelangt⁵. Viele unserer Gedanken behalten wir f¨¹r uns selbst, sprechen sie nicht aus und setzen sie nicht in Handlungen um. Wer tr¨¹ge die Verantwortung, wenn ein BCI einen b?swilligen Gedanken ausf¨¹hrt, der nicht zum Ausf¨¹hren gedacht war? Gedanken k?nnten zudem von Aussen manipuliert werden, sobald sie digital weiterverarbeitet werden (Brainhacking). Und wenn BCI in Zukunft mal unsere Gedanken in Echtzeit auslesen und mit k¨¹nstlicher Intelligenz verbinden k?nnen, k?nnten die Benutzer von BCI ¨¹bermenschliche F?higkeiten erlangen, was zu einem Ungleichgewicht in der Gesellschaft f¨¹hren k?nnte.

Besser dokumentieren

Es liegt sowohl an den Forschenden als auch den Medien, nicht nur die M?glichkeiten, sondern auch die Grenzen und ethischen Auswirkungen von BCI klar aufzuzeigen. Bei wissenschaftlichen BCI-Studien sollten die verwendeten Methoden besser dokumentiert, Datens?tze ver?ffentlicht und die Limitierungen besser kommuniziert werden. Heute ?hneln BCI noch zu oft einer Blackbox, und Studienresultate sind zum Teil auch f¨¹r Experten nur schwer nachzuvollziehen.

Dies zeigte sich auch im Nachgang an das BCI-Rennen, das wir am Cybathlon 2016 in Z¨¹rich durchf¨¹hrten. Es war nicht m?glich nachzuvollziehen, was genau bei den f¨¹hrenden Teams zum Erfolg gef¨¹hrt hat⁶. Ein anderes Beispiel ist die eingangs erw?hnte wegweisende Studie, die Patienten mit dem vollst?ndigen Locked-in-Syndrom zu kommunizieren verhalf. Sie konnte von anderen Wissenschaftlern nicht reproduziert werden, weshalb sie ?ffentlich angezweifelt wurde. W?re die Studie besser dokumentiert worden, h?tte sich das Problem m?glicherweise nicht gestellt.

Potenzial in Forschung und Therapie

Trotz dieser Herausforderungen sind BCI wichtige Forschungsinstrumente. Sie erlauben, mehr ¨¹ber die Funktion und Organisation des Gehirns zu verstehen, etwa auch bei der Gehirn-Reorganisation nach einem Schlaganfall. Zudem konnte ¨¹ber die letzten Jahre in mehreren Studien aufgezeigt werden, dass BCI-gesteuerte Therapiesysteme bei Schlaganfallpatienten mit starker L?hmung die Erholung unterst¨¹tzen k?nnen. In einem Therapieszenario sind Fehlentscheide und verz?gerte Befehle im Gegensatz zu einem BCI-gesteuerten Rollstuhl kein Sicherheitsrisiko. Zudem sind BCI hier die einzige M?glichkeit, motorische Befehle im Gehirn zu erkennen und diese an einen Roboter oder einen elektrischen Muskelstimulator zu senden, um die gel?hmten Glieder zu bewegen und potentiell die biologische Verbindung zum Gehirn zu st?rken.