Wenn die KI Gedanken liest

Michael Mehringer bewegt einen Cursor auf dem Bildschirm – aber anstelle einer Maus nutzt er dazu seine Gedanken. Denn er ist querschnittsgelähmt und trägt einen Chip im Gehirn. Dieser nimmt über kleine Messfühler elektrische Blitze von Mehringers Nervenzellen auf und leitet die Signale an einen Computer weiter. Die sogenannte Hirn-Computer-Schnittstelle ist damit in der Lage, seine Bewegungsgedanken auszulesen.
Die neueste Herausforderung von Mehringer: eine Künstliche Intelligenz (KI) zu trainieren, die ihm zukünftig ermöglicht, sein Smartphone zu bedienen oder einen Roboterarm zu bewegen – ganz ohne fremde Hilfe. Begleitet wird er dabei von Prof. Dr. Simon Jacob.

Wie funktioniert das KI-Training einer Hirn-Computer-Schnittstelle?

Prof. Jacob: Erstmal wird die Hirn-Computer-Schnittstelle über ein Kabel mit einem Computer verbunden. Michael Mehringer versucht dann, den Cursor auf dem Computerbildschirm mit seinen Gedanken in bestimmte Richtungen zu schieben. Dabei entstehen elektrische Blitze im Gehirn. Die Hirn-Computer-Schnittstelle misst diese Blitze und überträgt sie dann in eine Software bzw. KI.
Wir bauen also ein Programm, das eine Korrespondenz zwischen den Blitzen und dem Gedankeninhalt herstellt. Wenn wir genügend Daten gesammelt haben, kann die KI einzelne Gedankenblitze in Verbindung mit einem gewünschten Ziel setzen. Sie bewegt sich dann genau entlang seiner Gedanken.

Könnte man die von Mehringer trainierte KI auch auf andere Patientinnen und Patienten „übertragen“?

Prof. Jacob: Grundsätzlich ja. Im allerersten Schritt ist die KI zwar immer patienten- bzw. personenspezifisch trainiert. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich jedoch nutzen, um Modelle zu entwickeln, die auch anderen Patientinnen und Patienten helfen können. Bei motorischen Erkrankungen besteht auf jeden Fall die Aussicht, dass wir die Algorithmen, sofern sie eine ausreichende Datengrundlage haben, skalieren und sie auch auf andere Patientinnen und Patienten übertragen können. Wie gut das bei anderen, zum Beispiel kognitiven Erkrankungen funktioniert, ist noch offen. Denn die Gehirne der einzelnen Menschen sind ja sehr unterschiedlich. Jede und jeder hat eine ganz andere Sozialisation erfahren. Hier benötigt die Forschung noch viel mehr Daten. Es ist im Moment also noch eine Wette auf die Zukunft.

Wie könnte KI querschnittsgelähmte Menschen denn in der Zukunft unterstützen?

Prof. Jacob: Viele querschnittsgelähmte Patientinnen und Patienten äußern den Wunsch, ihre digitalen Geräte kontrollieren zu können. Also E-Mails zu schreiben oder Social-Media-Kanäle zu bedienen. Wir gehen davon aus, dass dies bei Michael Mehringer in den kommenden Monaten möglich sein wird. Als Nächstes werden wir versuchen, einen Roboterarm zu installieren. Für querschnittsgelähmte Menschen ist es ein großer Gewinn, sich beispielsweise selbst am Kopf kratzen zu können oder den Rollstuhl selbst zu kontrollieren.

Ein langfristiges Ziel wäre es, querschnittsgelähmten Menschen zu helfen, wieder eigenständig aufzustehen. Zum Beispiel mit der Hilfe von modernen Exoskeletten oder Roboteranzügen. Das sind tragbare, maschinelle Stützstrukturen, die den menschlichen Körper äußerlich umschließen, um Bewegungen zu unterstützen, zu verstärken oder körperliche Belastungen zu reduzieren.

Inwiefern unterscheidet sich die Erforschung von Hirn-Computer-Schnittstellen bei Menschen mit Sprachstörungen?

Prof. Jacob: Beim Bewegungssystem wissen wir schon ziemlich genau, welche Areale wichtig sind und welche Signale letztendlich ans Rückenmark gesendet werden, damit unsere Muskulatur sich bewegt. Sprache ist hingegen eine sehr menschliche Funktion, für die wir noch viel Grundlagenforschung leisten müssen. Hier ist die Hirn-Computer-Schnittstelle nicht nur therapeutisches Mittel, sondern auch ein wissenschaftliches Werkzeug. Wir konnten bei einer implantierten Patientin über viele Jahre Daten sammeln, um zu verstehen, wie das menschliche Gehirn überhaupt Sprache erzeugt. Im nächsten Schritt versuchen wir, die Signale mit künstlicher Intelligenz zu dekodieren. Also welche Wörter müsste ein Computer sprechen bzw. welche Wörter müssten laut werden, um die Gedanken unserer Patienten nach außen zu transportieren.

Welchen weiteren Patientengruppen könnte man zukünftig mit Hirn-Computer-Schnittstellen zu mehr Teilhabe, Unabhängigkeit und Lebensqualität verhelfen?

Prof. Jacob: Wir müssen dorthin schauen, wo wir als Gesellschaft am meisten leiden und welche Erkrankungen am häufigsten vorkommen. Ich denke da oft auch an die psychiatrischen Erkrankungen. Auch für Neurologen und Psychiater ist nicht immer klar, wie die Erkrankung im Gehirn entsteht, und die Behandlung ist komplex. Mit den Hirn-Computer-Schnittstellen können wir in Zukunft nicht nur Gedanken auslesen, sondern auch einen Input geben. Also im besten Fall Stimmungen von Patientinnen und Patienten positiv verändern. In der Forschung ist man da aber erst in einem sehr frühen Stadium.

Wie viel Hirnaktivität wird man in Zukunft lesen oder auch aufspielen können, zum Beispiel in Clouds?

Prof. Jacob: Bleiben wir erst einmal bei der Medizin: Wir werden neue Hilfsmittel für Menschen brauchen, die schwer erkrankt sind und für die wir momentan kein therapeutisches Angebot haben. Da wird es zukünftig unethisch sein, nichts anzubieten. Ob wir in Zukunft auch das gesunde Gehirn verbessern, also zum Beispiel reaktionsschneller werden oder unsere Sinne schärfen, davon sind wir noch einige Schritte entfernt.

Trotzdem sollten wir uns als Gesellschaft damit befassen und fragen, ob wir uns dorthin bewegen möchten. Ich habe keine Angst vor dem Herunterladen des Bewusstseins oder Hochladen ins Internet oder wo auch immer. Das ist Science-Fiction. Wichtig ist meiner Meinung nach, dass wir als Europäerinnen und Europäer in diesem globalen Rennen um Hirn-Computer-Schnittstellen mitspielen und die Technologie und Software so entwickeln, wie wir das nach unseren Regeln und Gesetzen für sinnvoll erachten. Insgesamt sind Hirn-Computer-Schnittstellen Technologien, die gekommen sind, um zu bleiben. Wir dürfen uns nicht scheuen, an vorderster Front mitzuarbeiten.