Neue Methode: Durchbruch bei nicht-invasiver BCI-Technologie ermöglicht bidirektionale Funktionalität

BerlinForscher der Carnegie Mellon University unter der Leitung von Bin He haben bedeutende Fortschritte bei Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCIs) erzielt. Sie kombinierten fokussierte Ultraschallstimulation mit EEG-Wearables, um eine beidseitig funktionierende BCI zu entwickeln. Diese innovative Technologie könnte die Kommunikation und Steuerung von Geräten für Menschen mit neurologischen Erkrankungen verbessern.

Ein Team führte eine Studie mit 25 Personen durch, die ein Gehirn-Computer-Interface (BCI) nutzten, um Wörter zu buchstabieren. Durch die Hinzufügung von fokussierter Ultraschallneuromodulation erzielten sie bessere Ergebnisse. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Wichtige Erkenntnisse der Studie:

• Einsatz einer neuartigen Fokussierten Ultraschall-Stimulation
• Integration mit EEG-Wearables
• Bidirektionale Schnittstelle zwischen Gehirn und Computer
• Studie mit 25 menschlichen Teilnehmern
• Deutliche Leistungsverbesserung

Bei der Studie trugen Probanden eine EEG-Kappe, während sie ein BCI-Schreibsystem verwendeten. Dieses System zeigte ein 6x6-Display mit dem gesamten Alphabet. Die Teilnehmer konnten Buchstaben durch bloßes Ansehen auswählen, was EEG-Signale erzeugte. Durch den Einsatz von fokussiertem Ultraschall auf den V5-Bereich des Gehirns wurde die Genauigkeit des BCI erheblich verbessert.

Bin He, Professor für Biomedizintechnik an der Carnegie Mellon Universität, erklärte, dass ihre Forschung gezeigt hat, dass diese Methode die Aufmerksamkeit und Leistung verbessert. Dies ist bedeutsam, da nichtinvasive Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCIs) keine chirurgischen Eingriffe erfordern, was sie sicherer, kostengünstiger und benutzerfreundlicher macht.

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Nichtinvasive BCIs stehen vor Herausforderungen. Sie haben oft eine geringere Signalqualität, da sie Signale von der Kopfhaut und nicht direkt aus dem Gehirn erfassen. Dies hat sie in der Vergangenheit weniger effektiv gemacht. Doch durch den Einsatz von fokussierter Ultraschall-Neuromodulation wird dieses Problem offenbar behoben, indem spezielle neuronale Schaltkreise stimuliert werden.

Grace Hwang, die Programmdirektorin der BRAIN-Initiative am National Institutes of Health (NIH), erklärte, dass diese Entdeckung vielfältig einsetzbar sein könnte. Sie ergänzt die Reihe von Werkzeugen, die Menschen mit Kommunikationsbehinderungen unterstützen sollen.

Das He-Labor hat vor, fokussierten Ultraschall nicht nur für das visuelle System zu nutzen. Ihr Ziel ist es zu erforschen, ob er auch bei anderen nicht-invasiven Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCIs) förderlich sein kann. In Zukunft wollen sie ein kleineres Gerät für fokussierten Ultraschall entwickeln, das besser mit EEG-basierten BCIs zusammenarbeitet.

Das Team arbeitet daran, KI einzusetzen, um die Effizienz des Systems zu steigern. Sie möchten lebensrettende Technologie benutzerfreundlicher und wirksamer gestalten.

Bin He ist leidenschaftlich in seiner Forschung engagiert. Er ist der Überzeugung, dass die Zugänglichkeit nichtinvasiver Technologien für alle immense Vorteile mit sich bringen wird. Sein Labor arbeitet ständig daran, die BCI-Technologie zu verbessern. Dieser jüngste Erfolg stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung dieses Ziels dar.