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Exoskelett lässt sich durch die Kraft der Gedanken steuern.

13.10.2015 • 0 Kommentare

Wie sich ein Exoskelett, eine Art Außenskelett zur Unterstützung des Organismus, als Gehhilfe mittels Brain Computer Interface (BCI) steuern lässt, zeigten Wissenschaftler an der Korea University, Korea, und der TU Berlin eindrucksvoll in einem Video. Dazu werden spezifische, durch ein Elektroenzephalogramm (EEG) gemessene Hirnströme eines Nutzers dekodiert und in Steuersignale umgewandelt.

Der Benutzer richtet dazu seine Aufmerksamkeit auf eine von fünf flackernden Leuchtdioden (LEDs) und das BCI System ermöglicht es, dass das Exoskelett hirngesteuert entweder vorwärts oder nach links oder rechts bewegt wird, sich hinsetzt oder aufsteht. Jede der fünf LEDs flackert in einer unterschiedlichen Frequenz, wobei alle LEDs gleichzeitig flackern. Nur wenn der Nutzer seine Aufmerksamkeit auf eine spezifische LED fokussiert, dann ist deren Flackerfrequenz im EEG stärker reflektiert als die der anderen LEDs, auf die keine Aufmerksamkeit gelenkt wird. Diese Auswahl kann damit in Echtzeit identifiziert und als Steuersignal für das Außenskelett genutzt werden.

Ein Schlüsselproblem ist dabei die technische Trennung der Signaturen von den Hirnströmen anderer Aktivitäten im Gehirn sowie den ausgeprägten Artefakten, die durch das Skelett verursacht werden. "Exoskelette erzeugen eine Menge elektrisches Rauschen", weiß Professor Klaus-Robert Müller von der TU Berlin. "Das eigentlich interessante EEG-Signal wird unter all dem technischen Rauschen begraben. Aber unser System kann nicht nur das EEG-Nutzsignal trennen, sondern zusätzlich auch die Frequenz der flackernden LEDs unterscheiden", erklärt der Studienautor weiter.

Obwohl in dieser Studie das neue System lediglich für gesunde Probanden getestet wurde, hat es auch Potential, kranken oder behinderten Menschen zu helfen. "Menschen mit Amyotropher Lateralsklerose, einer neurodegenerativen Erkrankung, oder Lähmung durch starke Rückenmarksverletzung haben größte Schwierigkeiten zu kommunizieren beziehungsweise können ihre Gliedmaßen nicht bewegen", berichtet Müller, "eine Dekodierung ihrer Intentionen aus Hirnsignalen könnte neue Wege zur Kommunikation und damit zum Gehen aufzeigen".

Die Probanden des Experiments brauchten nur wenige Minuten, um die Kommunikation mit dem Außenskelett mittels BCI zu lernen. Für alle Studienteilnehmer wurden wegen der flackernden LEDs neurologische Vorerkrankungen wie Epilepsie ausgeschlossen. Die Wissenschaftler arbeiten nun daran, die sogenannte visuelle Ermüdung, die bei längerer Nutzung des Systems auftritt, zu reduzieren. TU-Professor Müller ist zuversichtlich: "Diese Studie zeigt, dass unser BCI ein Exoskelett einfach, robust und intuitiv steuern kann - obwohl dies durch die vielen Artefakte, die vom Skelett selbst ausgehen, nicht einfach ist."

Hier ein Video des BCI gesteuerten Exoskeletts

NUR / physio.de

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