Affen navigieren allein mit ihren Gedanken durch virtuelle Welten
Affen haben mithilfe einer Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI) allein durch ihre Gedanken verschiedene virtuelle Umgebungen erkundet. Die Forschenden hoffen, dass diese Versuchsergebnisse Menschen mit Lähmungen künftig ermöglichen könnten, digitale Welten zu erkunden oder elektrische Rollstühle intuitiver zu steuern.
Für die Studie wurden drei Rhesusaffen BCI-Systeme implantiert, wie Peter Janssen von der KU Leuven und seine Kollegen berichten. Jedes Tier erhielt drei Implantate mit jeweils 96 Elektroden. Sie wurden gezielt im primären motorischen Kortex sowie im dorsalen und ventralen prämotorischen Kortex platziert. Der primäre motorische Kortex wird häufig in der BCI-Forschung genutzt und ist mit körperlichen Bewegungen verbunden. Den beiden anderen Bereichen wird eine Beteiligung an der Bewegungsplanung auf einer höheren, abstrakteren Ebene zugeschrieben.
Ein Modell künstlicher Intelligenz (KI) interpretierte die von den Implantaten erfassten elektrischen Signale. Die verarbeiteten Informationen steuerten anschließend die Bewegungen virtueller Avatare auf einem 3D-Monitor, sodass die Affen diese kontrollieren konnten.
Versuche zur virtuellen Navigation
In den Versuchen konnten die Affen eine Kugel steuern, die sich aus einer festen Perspektive betrachtet durch eine virtuelle Landschaft bewegte. Außerdem kontrollierten sie animierte Affenavatare aus der Third-Person-Perspektive, ähnlich wie Figuren in einem Videospiel.
In späteren Tests navigierten die Affen durch virtuelle Gebäude. Dabei öffneten sie Türen und wechselten zwischen Räumen. Dies zeigte, wie differenziert sie die simulierte Umgebung kontrollieren konnten.
Ein Zugang zu einer höheren Ebene der Bewegungsplanung
In vielen früheren BCI-Experimenten mit Menschen mussten die Teilnehmenden an bestimmte körperliche Handlungen denken, etwa an die Bewegung eines Fingers, um einen Cursor zu steuern. Janssen vermutet dagegen, dass die besondere Platzierung der Sensoren bei den Affen einen intuitiveren Zugang zu einer höheren Ebene der Bewegungsplanung eröffnete.
„Wir können diese Affen natürlich nicht fragen, aber wir denken einfach, dass es grundsätzlich eine intuitivere Art ist, einen Computer zu steuern“, sagte Janssen. Menschen verglichen die Nutzung heutiger BCIs oft mit dem „Versuch, die Ohren zu bewegen“: ein ungewohnter und manchmal frustrierender Vorgang, dessen Beherrschung Wochen oder Monate dauern könne.
Mögliche Anwendungen beim Menschen
Janssen zeigte sich zuversichtlich, dass dieser Ansatz auch beim Menschen funktionieren könnte. Menschen mit Lähmungen könnten dadurch leichter durch virtuelle Welten navigieren oder elektrische Rollstühle bedienen. Er betonte jedoch, dass Versuche am Menschen noch einige Zeit entfernt seien.
„Es ist noch etwas Arbeit nötig, um genau zu wissen, wo man bei einem Menschen implantieren muss, weil die genaue Lage vieler dieser Bereiche beim Menschen nicht besonders gut bekannt ist“, erklärte Janssen. „Aber sobald wir das herausgefunden haben, sollte es möglich sein. Eigentlich sollte es sogar einfacher sein, weil man einem Menschen erklären kann, was er tun soll.“
Flexibilität und abstrakte Hirnfunktionen
Andrew Jackson von der Newcastle University hob hervor, wie bemerkenswert es sei, dass die Affen Bewegungen aus unterschiedlichen Perspektiven und in verschiedenen Zusammenhängen steuern konnten. Möglicherweise greife das BCI auf Hirnregionen zu, die Bewegung abstrakt verarbeiten. Das würde die flexible Anpassung an verschiedene Situationen ermöglichen. Vergleichbar sei dies damit, dass Menschen unterschiedliche Computerspiele mit demselben vertrauten Controller erlernen.
„Ich habe eine Reihe verschiedener Tasten, die ich drücken kann, und muss bei unterschiedlichen Spielen die jeweilige Zuordnung zwischen diesen Tasten und dem Spiel herausfinden. Aber das ist ziemlich einfach, weil ich nur eine begrenzte Zahl von Kombinationen ausprobieren muss“, erklärte Jackson. „Wenn ich für das neue Spiel dagegen den Controller weglegen, hinübergehen und meinen Kühlschrank öffnen müsste oder so etwas, wäre es viel schwieriger.“
Frühere BCI-Versuche mit Menschen
Mehrere weniger komplexe BCI-Versuche wurden bereits mit menschlichen Teilnehmenden durchgeführt. In einem Fall steuerte ein Mann mit Lähmung eine virtuelle Drohne erfolgreich durch einen anspruchsvollen Hindernisparcours, indem er lediglich daran dachte, seine Finger zu bewegen. Ein KI-Modell wertete die entsprechenden Hirnsignale aus.
In einer anderen Studie stellte sich eine Person vor, mit einem Stift zu schreiben. Ein Computersystem übersetzte diese Hirnsignale in Text. Solche Beispiele verdeutlichen die wachsenden Möglichkeiten der BCI-Technologie.
Neuralinks jüngster Versuch am Menschen und seine Schwierigkeiten
2024 gab Neuralink, ein von Elon Musk mitgegründetes Unternehmen, die erste Implantation seines BCI bei einem Menschen bekannt. Der Betroffene konnte damit einen Computercursor steuern. Später wurde jedoch berichtet, dass sich nach etwa einem Monat rund 85 Prozent der Elektrodenfäden verschoben hatten. Dadurch wurde seine Fähigkeit, den Computer zu kontrollieren, erheblich eingeschränkt.
Neuralink wurde in der Vergangenheit wegen mutmaßlicher Tierquälerei bei seinen Experimenten kritisiert. Musk bestritt diese Vorwürfe. Das Unternehmen war außerdem Gegenstand von Untersuchungen der US-Regierung, die Berichten zufolge während der Trump-Regierung ins Stocken gerieten.
Publikationshinweis: Science Advances DOI: 10.1126/sciadv.adw3876