
aus spektrum.de, 21. 9. 2021 zu Jochen Ebmeiers Realien
Gehirn-Computer-Schnittstellen und der (Alb-)Traum vom Gedankenlesen
Letzte Chance für Patienten, letzte Hürde vorm gläsernen Menschen?
“Heute
sind es noch Geheimzeichen, morgen wird man vielleicht Geistes- und
Hirnerkrankungen aus ihnen erkennen und übermorgen sich gar schon Briefe
in Hirnschrift schreiben.” Dieser Satz könnte aus der Ankündigung der morgigen Tagung “Privatsphäre Gehirn! Können Maschinen unsere Gedanken lesen?” am Leibniz-Institut für Neurobiologie in Magdeburg stammen.
Tatsächlich
ist er aber schon über 90 Jahre alt: Er stand im Stadt-Anzeiger
Düsseldorf vom 6. August 1930 und feierte die Entwicklung der
Elektroenzephalographie (EEG) durch den Jenenser Hirnforscher Hans
Berger (1873-1941).
Der Traum, Menschen an einen EEG-Apparat oder
ein neueres Verfahren (etwa die Positronenemissionstomographie, PET;
oder funktionelle Magnetresonanztomographie, fMRT) anzuschließen und so
psychische Störungen zu diagnostizieren, ist bis heute unerfüllt (Psychiatrie: Gebt das medizinische Modell endlich auf!). Nach wie vor müssen Psychiater oder Psychotherapeuten vor allem mit den Patienten reden.
Wie
steht es ums Gedankenlesen, Voraussetzung für die “Briefe in
Hirnschrift”? Für Patienten in einem fortgeschrittenen Locked-In-Zustand
ist dies mitunter die letzte Möglichkeit, mit der Außenwelt zu
kommunizieren. Wenn nach und nach die Kontrolle von immer mehr Muskeln
versagt, buchstabieren sie mit Augenbewegungen ihre Gedanken und
Wünsche. Und wenn selbst das nicht mehr geht?
Gehirn-Computer-Schnittstellen
(englisch Brain-Computer-Interfaces, BCI) könnten hier eine große Rolle
spielen. Leider erfuhr diese Forschung durch den Skandal um den
Neurowissenschaftler Niels Birbaumer einen Dämpfer (System-Logik: Der Fall Professor Birbaumers). Schließlich wiesen ihm die Universität Tübingen und die Deutsche Forschungsgemeinschaft wissenschaftliches Fehlverhalten nach.
Ein
entscheidendes Problem hierbei verrät uns etwas Wesentliches über die
Arbeitsweise solcher Schnittstellen: Ein Computeralgorithmus versucht,
in der Gehirnaktivierung von Menschen Muster zu erkennen, die sich
sinnvoll interpretieren lassen. Hierfür müssen die Forscherinnen und
Forscher oft die Parameter anpassen, bis die Erkennungsrate
zufriedenstellend ist.
Wenn es nun darum geht, dass gesunde
Versuchspersonen einen Cursor steuern, Wörter buchstabieren oder “Brain
Pong” spielen, kann man die Personen einfach fragen, ob ihre Gedanken
richtig erkannt wurden. Das ist bei den Patienten im schweren
Locked-In-Zustand aber gerade nicht möglich, denn für die ist die
Gehirn-Computer-Schnittstelle ja die letzte bleibende
Verbindung. Und hier warf man Birbaumer und seinen Kollegen unter
anderem vor, die Daten der Patienten falsch interpretiert zu haben.
Was wäre echtes Gedankenlesen?
Um
zu entscheiden, ob echtes Gedankenlesen möglich ist, muss man mehr über
die Funktionsweise solcher Verfahren wissen. Wenn wir etwa einen Text
lesen, dann erfassen wir die Bedeutung von aus Buchstaben
zusammengesetzten Wörtern, die wiederum Sätze bilden. Was gültige Sätze
sind, definieren die Regeln einer Sprache (Pragmatik, Semantik, Syntax).
Dabei
kann ein Satz wie: “Das Fenster ist ja offen.”, je nach Situation und
Sprecher ganz unterschiedliche Bedeutungen haben: Etwa als Antwort auf
die Bitte, das Fenster zu öffnen; als Hinweis darauf, dass es drinnen zu
kalt ist; oder auch als Vorwurf der Energieverschwendung, während die
Heizung auf dem Maximum steht.
Gehirn-Computer-Schnittstellen
suchen in der Regel aber nicht nach den Mustern von Buchstaben in der
Gehirnaktivierung, geschweige denn ganzen Wörtern oder Sätzen in einem
bestimmten Kontext. Sie arbeiten vielmehr indirekt und machen sich
zunutze, dass Menschen durch ihre Vorstellung bestimmte Gehirnregionen
stärker aktivieren können. Beliebt sind hierfür motorische Areale, die
für Körperbewegungen zuständig sind.
Das EEG-System, mit dem Studierende an der Virginia Tech ein Brain Pong-Turnier spielten,
erkannte beispielsweise das Öffnen und Schließen der Augen als binäres
Signal, um den Balken nach oben oder unten zu steuern. Erst in diesem
Jahr machte Elon Musks Neuralink damit Schlagzeilen, einen Affen über
implantierte Elektroden Pong spielen zu lassen.
Man
sieht im Video, dass der Affe gleichzeitig einen Joystick bedient. Den
Tieren kann man wohl schlechter Vermitteln, sich Bewegungen nur
vorzustellen. Das Computersystem hat aber offenbar mit recht guter
Genauigkeit gelernt, die elektrische Aktivierung im motorischen Kortex
des Affen als entsprechende Joystickbewegung zu interpretieren.
Klinische Realität
Für eine vielzitierte Studie von Mariska Vansteensel von der Universitätsklinik Utrecht und Kollegen im renommierten New England Journal of Medicine
wurden einer Patientin im fortgeschrittenen Locked-In-Zustand
Elektroden direkt auf das Gehirn gelegt. Das erlaubt auch beim Menschen
bessere Aufnahmen als mit einem störanfälligen EEG-System auf der
Kopfhaut, bei dem Schädelknochen, Flüssigkeit und mehrere Hautschichten
dazwischenliegen.
Über viele Wochen hinweg lernte die Patientin
damit, einen Computer zu bedienen. Die Elektroden registrierten
Aktivität im motorischen Kortex, die mit der Vorstellung, die linke Hand
zu bewegen, einhergingen. Aber nicht nur die Patientin lernte, das
System zu bedienen, sondern auch die Forscherinnen und Forscher passten
die Parameter immer wieder an.
Schließlich konnte die Betroffene mit einer Geschwindigkeit von nur rund einem Zeichen pro Minute
Wörter buchstabieren. Durch die Verwendung der Wortvorhersage, wie wir
sie vom Smartphone kennen, ließ sich dieser Wert in etwa verdoppeln. Das
war für die Patienten nützlich, wenn sie mit ihrer Pflegerin
beispielsweise im Freien war, wo die Lichtverhältnisse das Erkennen
ihrer Augenbewegungen zum Buchstabieren nicht mehr zuließen.
Interpretationsvorgänge
Es
zeigt uns aber auch zwei Dinge: Erstens sind die Möglichkeiten relativ
bescheiden, auch wenn sie für einen einzelnen Patienten von großer
Bedeutung sein mögen; zweitens werden auch hier keine Buchstaben oder
gar Wörter, mithin auch keine Gedanken gelesen. Vielmehr interpretiert man Gehirnsignale dahingehend.
Dieser
– philosophisch wie wissenschaftlich – wesentliche Zwischenschritt wird
in der Darstellung von Gehirn-Computer-Schnittstellen in der
Öffentlichkeit meist übergangen. Das System erkennt beziehungsweise
liest also keine Gedanken, sondern registriert nur eine Gehirnaktivität,
die (beispielsweise) mit Körperbewegungen einhergeht.
Erst durch
die Regeln des Algorithmus wird dann ein Signal auf bestimmte Weise
definiert: beim System der Patientin als Auswahl des zurzeit
hervorgehobenen Buchstabens (man könnte auch sagen: als “Klick”); beim
Pong-Spiel als Rauf- oder Runter-Bewegung.
So gesehen ist das
Gehirn dann schlicht ein anderes Eingabegerät. Denn auch wenn man einen
klassischen Joystick verwendet, wird das elektrische Signal A
beispielsweise als “nach oben” definiert, das Signal B aber als “nach
unten”. Auch hier steht dann Signal A dafür, dass der Spieler den Balken
nach oben bewegen will, also für einen Gedankenvorgang. Direkt gelesen
werden Gedanken so aber nicht.
Fazit
Der
schon 1930 in den Medien geäußerte Traum vom Gedankenlesen bleibt meiner
Einschätzung nach bis auf Weiteres ein Traum. Insbesondere werden
Gedanken nicht direkt gelesen, sondern immer nur indirekt hergeleitet.
Es sind Interpretationsvorgänge.
Das
sollte vorläufig diejenigen beruhigen, die fürchten, dass Hirnforscher
ihr innerstes Seelenleben erkennen können. Wahrscheinlich verraten
unsere Gewohnheiten, unsere Einkaufslisten oder unsere “Likes” auf
sozialen Medien sehr viel mehr über uns als – beim heutigen Stand der
Forschung – unsere Gehirnaktivitäten. Deshalb unterliegen solche
Verhaltensdaten dem Datenschutz.
Leute wie Elon Musk,
selbsternannter “Techno King” des Autoherstellers Tesla, sind es
gewohnt, mit Übertreibungen Aufmerksamkeit für ihre Projekte zu
erzeugen. Das greifen bestimmte Medien dankenswert auf. Regelmäßig
beteiligen sich aber auch Wissenschaftler an diesem Spiel.
Dabei könnten uneingelöste Versprechen auf Dauer die Glaubwürdigkeit der Forschung beschädigen (Hirnforschung in den Medien). Es ist aber auch eine Systemeigenschaft, diejenigen mit den blumigsten Versprechen zu belohnen – wie auch der Affe im Neuralink-Video wahrscheinlich mit Saft belohnt wird, wenn er mit dem Pong-Balken den Ball zurückspielt.
1930,
2020… Wie weit wird man im Jahr 2110 wohl mit dem Gedankenlesen sein?
Und werden die Menschen dann über unsere heutigen Vorstellungen
schmunzeln?
Hinweis: Dieser Beitrag erscheint auch auf Telepolis. Titelgrafik: Gerd Altmann auf Pixabay.