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Brain-Computer Interfaces Teil 2

Brain-Computer Interfaces (Teil 2): Anwendungsmöglichkeiten

Die Verknüpfung des menschlichen Gehirns mit einer Maschine mithilfe sog. Brain-Computer Interfaces könnte in Zukunft völlig neue Möglichkeiten eröffnen und unser Leben bestimmen. Doch was steckt hinter dieser neuartigen Technologie? Wie funktioniert diese? Welche Anwendungsmöglichkeiten gibt es? Und wie sieht die datenschutzrechtliche Regulierung aus? All diesen Fragen wollen wir uns in dieser kleinen Reihe zu Brain-Computer Interfaces widmen: Teil 1: Funktion und Arten, Teil 2: Anwendungsmöglichkeiten, Teil 3: Datenschutz

Im letzten Beitrag haben wir bereits dargelegt, wie Brain-Computer Interfaces grundlegend funktionieren. Nun soll es darum gehen, welche konkreten Anwendungsmöglichkeiten für diese neuartige Technologie bestehen.

Medizinische Anwendungsmöglichkeiten

Ursprünglich wurden Brain-Computer Interfaces entwickelt, um Menschen mit körperlichen Beeinträchtigungen ein selbstbestimmteres Leben zu ermöglichen. So können bspw. Menschen, die vollständig gelähmt sind mit Hilfe von Brain-Computer Interfaces per Gedanke Nachrichten schreiben[1] und im Internet surfen.[2] Ebenso ermöglicht diese neue Technologie es automatisierte Rollstühle,[3] diverser Hilfsroboter,[4] Prothesen[5] oder Roboterarme[6] per Gedanke zu steuern. Auch gelähmte Gliedmaßen können mithilfe eines Exoskeletts oder durch auf der Haut angebrachten Elektroden, die die entsprechenden Muskeln stimulieren und per Gedanke angesteuert werden können, wieder funktionstüchtig werden.[7]

Daneben finden Brain-Computer Interfaces aber auch in der Diagnose und der Therapie Anwendung. So besteht bspw. die Möglichkeit Epilepsie, Gehirntumore, Parkinson und Schlafstörungen anhand von Gehirnsignalen frühzeitig zu erkennen[8] und Aufmerksamkeitsdefizite sowie Auswirkungen von Schlaganfällen zu behandeln.[9] Bei der Wiederherstellung der Funktion der oberen Gliedmaßen bei Schlaganfallpatienten erzielen Brain-Computer Interfaces mittlerweile sogar bessere Resultate als herkömmliche Therapien.[10]

Gaming und Kunst

Doch die Anwendungsmöglichkeiten von Gehirn-Maschine Verknüpfungen beschränken sich schon lange nicht mehr nur auf den medizinischen Bereich. Einer der Bereich, in dem die Technologie vermehrt Interesse wecken könnte, ist Gaming. Hier ermöglichen Brain-Computer Interfaces vor allem die Steuerung von digitalen Avataren.[11] So gibt es bspw. bereits ein Fußballspiel, bei dem man durch die Vorstellung einer Handbewegung nach links oder rechts Tore schießen kann und das entweder zusammen (durch aufeinander abgestimmte Gehirnaktivitäten) oder gegeneinander gespielt wird[12]. Daneben ist es auch möglich einen virtuellen Helikopter gedankengesteuert fliegen zu lassen.[13] Auch bei absoluten Gaming-Klassikern wie Pacman,[14] Pinball,[15] Tetris,[16] World of Warcraft[17] und noch etliche weitere Spiele[18] konnten Brain-Computer Interfaces bereits die Steuerung übernehmen.  

Auch in der Kunst und Mode bieten Gehirn-Maschine Verknüpfungen ganz neue Möglichkeiten. So werden Bilder per Hirnströme gemalt[19] oder sogar ganze Kunstinstallationen per Gedanke gesteuert.[20] Im Bereich FashionTech existieren sogar schon Kleidungsstücke, die auf Gedanken und psychischen Zustand reagieren können.[21] 

Smart Home und Sicherheit

Daneben gibt es bereits den Proof-of-Concept für die Integration des Gehirns in eine Smart Home-Umgebung. Dabei können mithilfe einer entsprechenden Smart Home Software diverse Anwendungen und Geräte (bspw. Lampen, Heizungen, Sonnenschutz, TV usw.) per neurologischem Signal gesteuert werden.[22]

Unter anderem in diesem Kontext ist ebenso relevant, dass Brain-Computer Interfaces auch im Bereich Sicherheit und Authentifizierung Anwendung finden können. Dafür liest die Verknüpfung spezifische Signale aus dem Gehirn aus, um bspw. die Identität einer Person zu bestätigen oder um Zugang zu Informationen, Anlagen oder Geräten freizuschalten.[23]

Passive Brain-Computer Interfaces

Allerdings müssen Brain-Computer Interfaces nicht immer eine aktive Aktion ermöglichen. Es ist ebenso bereits möglich, dass diese Technologie lediglich passiv die Gehirnaktivitäten überwacht. Erwähnenswert ist hier vor allem der Einsatz in der Effizienz- und Effektivitätssteigerung. Dabei wird bspw. die Auswirkung von hoher Arbeitsbelastung und Ermüdung auf den Arbeitnehmer und auf den Arbeitsprozess per Brain-Computer Interface analysiert.[24]

Ähnliches findet im sog. Neuromarketing statt. Hier nimmt man Analyse von Hirnströmen vor, um die Wirksamkeit von Marketingmaßnahmen bestimmen zu können, mit dem Zweck diese noch besser auf den Menschen anzupassen.[25] Auch bei Reden oder Auftritten von Politikern ö.ä. Interessenvertretern ist dies möglich, wodurch relativ genau abgelesen werden kann, wer bspw. den entsprechenden Politiker unterstützt/nicht unterstützt.[26]

Brain-to-Brain

Das Anwendungsgebiet, dass am meisten nach futuristischem Science-Fiction klingt, ist allerdings das sog. Brain-to-Brain Interfacing. Wie der Name schon vermuten lässt, werden dabei zwei unterschiedliche Gehirne mithilfe von BCIs miteinander verknüpft.[27] Dies ermöglicht u.a. gemeinsames Problemlösen per Gedanken. Kooperativ eine Art Tetris zu spielen, bei dem der ausführende Spiele nur aufgrund der Gehirnaktivitäten der anderen Mitspieler entscheidet, ob ein Spielstein rotiert wird oder nicht, ist tatsächlich keine Zukunftsmusik mehr.[28] Auch die Steuerung des Körpers eines anderen Menschen, indem kognitive Befehle einer Person bei der jeweils anderen Person als aktive Handlungen umgesetzt werden, ist bereit real machbar.[29] (Für alle, die das absolut nicht glauben können: Hier ein Video zu der Forschungsarbeit)

Militärische Anwendungsmöglichkeiten

Abschließend muss auch noch ein Blick auf eine etwas weniger schöne Anwendungsmöglichkeit geworfen werden: der militärische Einsatz von Brain-Computer Interfaces. Laut einer Analyse zum US-amerikanischen Militär ist ein weitreichender Einsatz von Gehirn-Maschine Verknüpfungen bei militärischen Aktivitäten bereits in 20 bis 30 Jahren denkbar. Hier könnten Brain-Computer Interfaces bei der Kommunikation von Kommandos, Strategien oder wichtigen Informationen eingesetzt werden. Ebenso ist ein Monitoring von Soldaten in Gefechtssituationen möglich, wobei auch eine gezielte Anpassung von emotionalen Zuständen denkbar ist. In Zukunft sollen Brain-Computer Interfaces dann auch bei der Verarbeitung von Schmerzen eingesetzt werden, das Upload von Wissen ins Gehirn ermöglichen und die Steuerung von Kriegsmaschinen gewährleisten.[30]

Die Anwendungsmöglichkeiten von Brain-Computer Interfaces sind umfangreich und vielfältig. Es ist durchaus denkbar, dass diese neue Technologie in Zukunft in viele verschiedene Bereiche Einzug finden wird. Allerdings stellt sich rechtlich die Frage, wie diese Geräte und die damit einhergehende Verarbeitung von Neurodaten reguliert werden kann und muss. Darum soll sich der nächste und letzte Teil dieser Reihe mit der datenschutzrechtlichen Regulierung von Brain-Computer Interfaces beschäftigen.

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Quellen

[1]   Einen guten Überblick bieten: Rupp et al., in: Grübler/Hildt, Brain-Computer Interfaces in their ethical, social and cultural contexts, 2014, S. 7 (10); Bansal/Mahajan, EEG-Based Brain-Computer Interfaces: Cognitive Analysis and Control Applications, 2019, S. 58 ff.; Explizite Beispiele: Birbaumer et al., Nature 1999, S. 297 (297 f.); McCane et al., Clinical Neurophysiology 2015, S. 2124 (2124 ff.); Nijboer et al., Clinical Neurophysiology 2008, S. 1909 (1909 ff.).

[2]   Mugler et al., IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering 2010, S. 599 (599 ff.); Bensch et al., Computational Intelligence and Neuroscience 2007, S. 1 (1 ff.).

[3]   Cao et al., Journal of Neuroscience Methods 2014, S. 33 (33 ff.); Herweg et al., Biological Psychology 2016, S. 117 (117 ff.).

[4]   Tonin et al., Proceedings of the annual international conference of the IEEE EMBS 2011, S. 1 (1 ff.); Stawicki/Gembler/Volosyak, Computational Intelligence and Neuroscience 2016, S. 1 (1 ff.).

[5]   Yanagisawa et al., Annals of Neurology 2012, S. 353 (360).

[6]   Bousseta et al., IRBM 2018, S. 129 (130 ff.).

[7]   Soekadar et al., in: Guger et al., Brain-Computer Interface Research, 2019, S. 53 (53); Bockbrader, Current Opinion in Biomedical Engineering 2019, S. 85 (86).

[8]   Bansal/Mahajan, EEG-Based Brain-Computer Interfaces: Cognitive Analysis and Control Applications, 2019, S. 61.

[9]   Mattia/Molinari, in: Grübler/Hildt, Brain-Computer Interfaces in their ethical, social and cultural contexts, 2014, S. 49 (50f); Sebastián-Romagosa et al., Frontiers of Neuroscience 2020, S. 1 (5).

[10]   Pichiorri et al., Annals of Neurology 2015, S. 851 (857 f.)

[11]   Guger/Allison/Edlinger, in: Grübler/Hildt, Brain-Computer Interfaces in their ethical, social and cultural contexts, 2014, S. 85 (91).

[12]   Bonnet/Lotte/Lécuyer, IEEE Transactions on Computational Intelligence and AI in Games 2013, S. 185 (185 ff.).

[13]   Royer et al., IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering 2010, S. 581 (581 ff.).

[14]   Reuderink/Nijholt/Poel, in: Nijholt/Reidsma/Hondorp, Intelligent Technologies for Interactive Entertainment, 2009, S. 221 (221 ff.).

[15]   Tangermann et al., Advances in Neural Information Processing Systems 2008, S. 1641 (1641 ff.).

[16]   Pires et al., Proceedings of the 2013 IEEE 2nd International Conference on Serious Games and Applications for Health 2011, S. 1 (1 ff.).

[17]   van de Laar et al., IEEE Transactions on Computational Intelligence and AI in Games 2013, S. 176 (177 ff.).

[18]   Moore Jackson/Mappus, in: Tan/Nijholt, Brain Computer Interfaces Applying our Minds to Human-Computer Interaction, 2010, S. 89 (S. 95 f.).

[19]   Müßinger et al., Frontiers in Neuroscience 2010, S. 1 (2 ff.).

[20] Jade/Gentle, in: Nijholt, Brain Art, 2019, S. 229 (232 ff.).

[21] Cass, The Tech Behind the Mind-Reading Pangolin Dress Could Lead to Wireless – and Batteryless – Exoskeleton Control, v. 11.9.2020, https://bit.ly/3a07UDu (abgerufen 23.1.2021)

[22]   Miralles et al., The Scientific World Journal 2015, S. 1 (3 ff.); Kosmyna et al., Frontiers in Human Neuroscience 2016, S. 1 (1 ff.). 

[23] Abdulkader/Atia/Mostafa, Egyptian Informatics Journal 2015, S. 213 (218)

[24]   Mehta/Parasuraman, Frontiers in Human Neuroscience 2013, S. 1 (8).

[25]   Nomura/Mitsukura, Procedia Computer Science 2015, S. 131 (135 ff.).

[26]   Vecchiato et al., 31st Annual International Conference oft he IEEE EMBS 2009, S. 57 (59f.).

[27]   Rao et al., PLOS ONE 2014, S. 1 (1).

[28]   Jiang et al., Scientific Reports 2019, S. 1 (2 ff.).

[29]   Rao et al., PLOS ONE 2014, S. 1 (3 ff.).

[30]   Binnendijk/Marler/Bartels, Brain-Computer Interfaces U.S. Military Applications and Implications, 2020, S. 17 ff.

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