Ein großes Ziel auf dem Gebiet der Neuroprothetik hat sich darauf konzentriert, das Leben von gelähmten Patienten zu verbessern, indem ihre verlorenen realen Fähigkeiten wiederhergestellt werden.
Ein Beispiel war die Arbeit der Neurowissenschaftler Leigh Hochberg und John Donoghue von der Brown University aus dem Jahr 2012. Ihr Team schulte zwei Menschen mit langjähriger Lähmung – eine 58-jährige Frau und einen 66-jährigen Mann – in der Verwendung einer Gehirn-Maschine-Schnittstelle (BMI), die Signale von ihrem motorischen Kortex entschlüsselte, um einen Roboterarm zu steuern nach Gegenständen greifen und sie greifen. Ein Proband konnte mit dem Gerät eine Flasche aufnehmen und daraus trinken.
Vor kurzem, im Jahr 2017, implantierte ein französisches Team des Universitätskrankenhauses Grenoble einem 28-jährigen Mann mit Tetraplegie chirurgisch eine epidurale drahtlose Schnittstelle zwischen Gehirn und Maschine. Nach zwei Jahren Training konnte der Patient einige Funktionen des Exoskeletts allein durch seine Gehirnaktivität steuern.
Von fortschrittlicher Robotik bis hin zur empfindlichen Reinnervation der beschädigten peripheren Nerven in den Armen und Beinen der Patienten erfordern diese Projekte außergewöhnliche medizinische und technologische Durchbrüche. Umfangreiche Entwicklung ist noch erforderlich, um reale klinische Anwendungen dieser Ansätze zu realisieren.
Die vollständige Beherrschung der Gehirn-Computer-Schnittstelle selbst – die präzise Übersetzung eines Gehirnsignals in eine beabsichtigte Aktion – erfordert jedoch möglicherweise eine viel einfachere, billigere und sicherere Technologie: virtuelle Realität. Tatsächlich basiert die Erstausbildung in vielen BMI-Projekten auf virtuellen Simulationen: Bevor die Probanden beispielsweise versuchen, einen echten Roboterarm zu steuern, lernen sie zunächst, einen virtuellen zu steuern.
Während sich die Spielwelt und das Metaversum weiterentwickeln, werden die nächsten großen Durchbrüche bei BMI-Anwendungen in der virtuellen Welt eintreffen, bevor sie in der realen Welt realisiert werden. Dass dies möglich ist, zeigte bereits ein Forscherteam von Johns Hopkins, das einem gelähmten Patienten das Fliegen eines Kampfflugzeugs in einer Computer-Flugsimulation unter Verwendung eines BMI beibringen konnte. Laut ihrem Bericht war dies „aus der Sicht der Versuchsperson eines der aufregendsten und unterhaltsamsten Experimente, die sie durchgeführt hat.“
Im Jahr 2023 werden wir viele weitere Anwendungen von BMI sehen, die es behinderten Menschen ermöglichen, vollständig an virtuellen Welten teilzunehmen. Zunächst durch die Teilnahme an einfacheren interaktiven Kommunikationsräumen wie Chatrooms; später durch die vollständige Steuerung von 3D-Avataren in virtuellen Räumen, in denen sie einkaufen, sozial interagieren oder sogar Spiele spielen können.
Dies gilt für meine eigene Arbeit an der UC San Francisco, wo wir BMIs erstellen, um die Sprachkommunikation wiederherzustellen. Wir können Patienten bereits darin schulen, in Echtzeit per textbasiertem Chat und Messaging zu kommunizieren. Unser nächstes Ziel ist es nun, Sprachsynthese in Echtzeit zu erreichen. Wir haben zuvor gezeigt, dass es möglich ist, offline mit guter Genauigkeit zu arbeiten, aber dies in Echtzeit zu tun, ist eine neue Herausforderung bei gelähmten Patienten.
Wir erweitern unsere Arbeit jetzt um die Möglichkeit, Gesichts-Avatare zu steuern, was virtuelle soziale Interaktionen bereichern wird. Zu sehen, wie sich Mund und Lippen bewegen, wenn jemand spricht, verbessert die Sprachwahrnehmung und das Sprachverständnis erheblich. Die Gehirnbereiche, die den Stimmtrakt und den Mund kontrollieren, überschneiden sich auch mit den Bereichen, die für nonverbale Gesichtsausdrücke verantwortlich sind, sodass Gesichtsavatare diese auch vollständiger ausdrücken können.
Da Virtual Reality und BMIs konvergieren, ist es kein Zufall, dass Technologieunternehmen auch Verbraucheranwendungen für neuronale Schnittstellen entwickeln, sowohl nicht-invasiv als auch invasiv – natürlich werden diese Fortschritte große Auswirkungen auf uns alle haben, nicht nur auf die Art und Weise, wie wir interagieren Computer, sondern wie wir miteinander interagieren.
Für gelähmte Patienten ist die Implikation jedoch viel grundlegender – es geht um ihre Fähigkeit, am sozialen Leben teilzunehmen. Einer der verheerendsten Aspekte der Lähmung ist die soziale Isolation. Da menschliche soziale Interaktionen jedoch zunehmend auf digitalen Formaten wie SMS und E-Mail und virtuellen Umgebungen basieren, haben wir jetzt eine Gelegenheit, die es noch nie zuvor gegeben hat. Mit Gehirn-Maschine-Schnittstellen können wir diesen unerfüllten Bedarf endlich angehen.