Gehirn-Computer-Schnittstellen zur Wiederherstellung von Sehen und Tasten verwenden im Wesentlichen dieselbe Architektur – obwohl sie über mehr als 50 Jahre hinweg in getrennten Kliniken entwickelt wurden.
Die Forschung
Die Erkenntnis stammt aus einer umfassenden Übersichtsarbeit, die in Nature Reviews Bioengineering veröffentlicht wurde und unter der Leitung von Giacomo Valle steht, Assistenzprofessor an der Chalmers University of Technology in Schweden. Valle verglich erstmals zwei Familien implantierter Geräte direkt miteinander: visuelle kortikale Prothesen (VCP), die das Sehen wiederherstellen sollen, und somatosensorische kortikale Prothesen (SCP), die das Tastempfinden wiederherstellen sollen.
Beide Systeme funktionieren nach demselben Prinzip. Statt einen geschädigten Sehnerv oder das Rückenmark zu reparieren, umgehen sie die Verletzung vollständig. Mikroelektroden werden direkt in die Großhirnrinde implantiert, wo sie digitale Daten von einer externen Kamera oder einer Roboterhand empfangen und in kleine elektrische Impulse umwandeln. Das Gehirn interpretiert diese Impulse als natürliche Empfindung.
Was Valle überraschte, war, wie eng die technische Umsetzung übereinstimmte. Die Elektrodenkonfigurationen, die Stimulationsmuster und sogar die mathematischen Formeln, mit denen komplexe visuelle Muster namens Phosphene erzeugt werden, erwiesen sich als dieselben, die Tastforscher verwendeten, um feine taktile Empfindungen zu erzeugen – etwa das Gefühl einer scharfen Kante oder das Verfolgen einer Textur, die über die Haut gleitet. Die Konvergenz wurde deutlich, als Tastwissenschaftler, die fortgeschrittene Empfindungen erzeugen wollten, erkannten, dass Sehwissenschaftler dasselbe Problem bereits mit denselben Gleichungen lösten.
Laut der Übersichtsarbeit ist diese Überschneidung kein Zufall. Natürliches Sehen und natürliches Tasten folgen gemeinsamen neuralen und computergestützten Regeln. Licht, das auf die Netzhaut trifft, und Druck, der die Haut zusammendrückt, sind beides physikalische Reize, die der Körper in elektrische Frequenzen umwandelt, die das Gehirn entschlüsselt. Die Prothesen nutzen einfach diese bestehende Sprache.
Warum das wichtig ist
Jahrzehntelang war die Forschung zum künstlichen Sehen in der Augenheilkunde beheimatet, während die Forschung zum künstlichen Tasten in Kliniken für motorische Rehabilitation stattfand. Die beiden Gruppen besuchten unterschiedliche Konferenzen, behandelten unterschiedliche Patienten und gingen davon aus, dass ihre Technologien grundlegend verschieden seien. Diese Trennung bremste den Fortschritt in beiden Bereichen.
Ihre Vereinigung schafft einen Kanal für gegenseitige Befruchtung. Klinische Studiendaten eines Sehimplantats können nun direkt in die Gestaltung einer bionischen Gliedmaße einfließen, und ein Durchbruch in einem Bereich sollte den anderen beschleunigen. Valle und seine Co-Autoren argumentieren, dass dies Jahre vom Zeitplan für die Bereitstellung einer praktikablen Technologie zur Wiederherstellung von Sinnen für Patienten mit unbehandelbarem Sehverlust oder Lähmung abziehen könnte. Sie schlagen sogar eine strukturelle Veränderung vor: eine künftige „Abteilung für Sinneswiederherstellung“, in der Patienten mit unterschiedlichen neuralen Defiziten auf eine einzige optimierte BCI-Plattform zugreifen.
Für alle, die sich für Kognition interessieren, ist die Studie eine Erinnerung daran, dass das Gehirn keine Ansammlung separater Module ist. Es verarbeitet Licht, Druck und Bewegung durch überlappende elektrische Logik – ein einziges System, das verschiedene Hüte trägt.
Was Sie tun können
- Achten Sie darauf, wie Ihre Sinne zusammenarbeiten. Braille lesen, nach Gefühl kochen oder sich in einem dunklen Raum orientieren – all das trainiert die sinneübergreifende Integration.
- Probieren Sie eine einfache Aufgabe mit verbundenen Augen – Gegenstände nur durch Tasten identifizieren –, um zu bemerken, wie viel Ihr Gehirn aus minimalen Reizen ableitet.
- Behalten Sie die Forschung zu Neuroprothesen im Auge; das Tempo der Entdeckungen in diesem Bereich beschleunigt sich, während die Silos verschwinden.
Quelle: Neuroscience News
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