Bessere Prothesen mit VR

Was passiert eigentlich in unserem Gehirn, wenn wir uns bewegen? Darüber weiss man ziemlich wenig. Jetzt haben Forscher einen neuen Weg gefunden, um unsere Hirnaktivität zu messen, wenn wir in Action sind. Das könnte bei der Entwicklung besserer Prothesen helfen. Ein neues Labor in Berlin setzt dabei auch auf Virtual Reality.

Fast fünf Jahre lang haben die Wissenschaftler daran gearbeitet, das Labor für Mobile Brain/Body Imaging – übersetzt heisst das so viel wie Labor für mobile Bildgebung hirndynamischer Aktivität –  an der TU Berlin aufzubauen. „Dieses Labor ist eines der wenigen auf der Welt, das diese Art von räumlicher Kognition untersucht“, sagt Ole Traupe.

Grüne Kugeln fangen im Dienste der Wissenschaft

Zum Equipment des Labors gehört auch eine VR Station. Im VR Experiment steht der Nutzer dabei in einem Raum, in dem rote und grüne Kugeln auf ihn zufliegen. Die grünen Kugeln sollen mit dem Zeigefinger berührt werden, die roten nicht. Im Gegensatz zu herkömmlichen VR Games macht dies nicht nur Spass,. Es hat auch einen tieferliegenden Sinn. Sensoren auf dem Kopf messen nämlich während dem Spielen die Gehirnströme, also die Aktivität der etwa 86 Milliarden Nervenzellen der Probanden. „Wir wollen herausfinden, was generell passiert, wenn die Versuchsperson sich auf eine dynamische Situation einstellt“, sagt Klug. „Wir können messen, wo die Versuchsperson hinschaut, wie sie sich bewegt und natürlich die Hirnströme.“

Dafür wird die Messung der elektrischen Aktivität im Gehirn mit diversen Sensoren wie Eye-Tracking-Systemen und Bewegungsmessungen verknüpft und online synchronisiert. All diese Messungen wollen die Wissenschaftler im Kontext zueinander auswerten.

Klaus Gramann, der seit zehn Jahren zur Hirnaktivität bei Bewegung forscht, hat sich dieses Untersuchungsverfahren gemeinsam mit Kollegen in den USA ausgedacht. Mit dem neuen Labor wollte er eine Lücke schließen. Denn die bisher gängigen Methoden der Neurowissenschaft liessen nur eingeschränkte Bewegungsmöglichkeiten zu oder finden in Ruhe statt, also ganz ohne Bewegung. Bildgebende Untersuchungsverfahren wie z.B. das MRT seien unverzichtbar geworden. Sie lassen aber keine Aussage darüber zu, was sich während Bewegung im Gehirn abspielt. „Das weiss man noch gar nicht, weil wir es noch nie systematisch untersucht haben,“ sagt Gramann. „Wenn Sie in einem Scanner liegen oder in einem Labor sitzen und sich nicht bewegen, dann fehlt die Information, die natürlicher Bestandteil von Wahrnehmung und Informationsverarbeitung im Leben ist.“

Das Ziel: intelligentere Prothesen

Hirnaktivität bei Bewegung zu untersuchen, ist nicht nur wichtig, um das Gehirn grundsätzlich besser zu verstehen, sondern auch um neue Anwendungen für Künstliche Intelligenz entwickeln zu können. Gramann verspricht sich Erkenntnisse für ganz konkrete, medizinische Anwendungen und Geräte. Zum Beispiel für Prothesen, die mit mehr Informationen über den Nutzer anpassungsfähiger und intelligenter agieren könnten.

Die Messungen sollen unter anderem zeigen, was genau sich im Gehirn abspielt, wenn wir aus dem Stillstand beginnen, loszugehen. Diese Information soll dann an die Prothese weitergegeben werden. Die Prothese soll Gedanken lesen können, zumindest ein bisschen.

Erkenntnisse bei Bewegungseinschränkungen

Auch bei Bewegungseinschränkungen, zum Beispiel nach einem Schlaganfall oder bei Parkinson, könnten die Untersuchungen wichtige Erkenntnisse liefern. Zuerst müssen auch hier ganz grundsätzliche Fragen geklärt werden: Wie wird in einem erkrankten Körper das muskuläre System kontrolliert? Und was passiert auf einer hirndynamischen Ebene, wenn solche Probanden sich bewegen?

„Erste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass das menschliche Gehirn Informationen in Bewegung anders verarbeitet als in Ruhe“, sagt Gramann. Der Psychologe geht davon aus, dass eine geplante Handlung oder Bewegung einen Einfluss darauf hat, wie wir die Umgebung wahrnehmen, dass die neuronale Aktivität verändert und für das Bewegungsziel optimiert wird. Dabei vollbringt unser Gehirn Höchstleistungen. Oftmals handelt es sich um Abläufe von Millisekunden, in denen das Gehirn äussere Einflüsse analysieren und reagieren muss. Wie bei dem Virtual-Reality-Experiment.

Quelle: Wired / Youtube