Zum ersten Mal in der Geschichte verfolgte ein über ein nichtinvasives BCI gesteuerter Roboterarm einen Cursor auf einem Computerbildschirm und He konnte an menschlichen Probanden nachweisen, dass der Roboterarm den Cursor jetzt kontinuierlich verfolgen kann. Bisher konnten nichtinvasiv durch Menschen gesteuerte Roboterarme den Cursor nur in ruckartigen, getrennten Bewegungen verfolgen - als ob der Roboterarm versuchte, mit den Befehlen des Gehirns Schritt zu halten. Jetzt folgt der Roboterarm dem Cursor jedoch fließend und kontinuierlich.

In einer in Science Robotics veröffentlichten Abhandlung etablierte das Team ein neues Bezugssystem, das die Komponenten "Gehirn" und "Computer" des BCI durch Beteiligung und Schulung des Nutzers effektiver anspricht und die räumliche Auflösung nichtinvasiver neuronaler Daten durch EEG-Quellenbilder verbessert.

Wichtiger Schritt für nichtinvasive Gehirn-Computer-Schnittstellen

Die Abhandlung "Noninvasive neuroimaging enhances continuous neural tracking for robotic device control" (Nichtinvasives Neuroimaging verbessert kontinuierliches neuronales Tracking zur Robotersteuerung), belegt, dass der besondere Ansatz des Teams zur Lösung des Problems nicht nur das BCI-Lernen für herkömmliche Aufgaben von der Mitte nach außen um nahezu 60 % steigerte, sondern außerdem die kontinuierliche Verfolgung eines Computercursors um über 500 % verbesserte.

Die Technologie hat auch Anwendungen, die mit ihrer sicheren, nichtinvasiven "Gedankensteuerung" vielen Menschen in verschiedenen Situationen helfen könnten, auf ihre Umgebung einzuwirken und diese zu kontrollieren. Die Technologie wurde bis dato an 68 nichtbehinderten menschlichen Probanden in maximal 10 Sitzungen pro Proband geprüft. Die Tests umfassten die Steuerung virtueller Geräte und eines Roboterarms zur kontinuierlichen Verfolgung. Die Technologie kann direkt am Patienten angewendet werden, und das Team plant klinische Prüfungen in naher Zukunft.

"Trotz technischer Herausforderungen beim Einsatz nichtinvasiver Signale sind wir entschlossen, diese sichere und wirtschaftliche Technologie für Menschen verfügbar zu machen, die daraus einen Nutzen ziehen können", sagt He. "Diese Arbeit stellt einen wichtigen Schritt für nichtinvasive Gehirn-Computer-Schnittstellen dar, eine Technologie die irgendwann vielleicht allgegenwärtig sein und allen Menschen helfen wird, ähnlich wie Smartphones."

Die Arbeit wurde zum Teil durch folgende Institutionen unterstützt: National Center for Complementary and Integrative Health, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering und National Institute of Mental Health.