Forskere styrer flipperspil alene med hjernens impulser

Ifølge pointtavlen er Katja Hansen kun en middelmådig flipperspiller. Men i betragtning af, at hun ikke bruger hænderne, er hun noget af en haj.

Den unge forsker styrer flipperens arme med tankerne alene. På hovedet har hun en hætte med 64 elektroder, der er forbundet til automaten via en pc. Klak-klak-klak! Lynhurtigt sender hendes hjernebølger metalkuglen hen over spillefladen - til begejstring for kollegerne.

I arbejdsgruppen for maskinel læring ved Technische Universität i Berlin forsikrer man, at det her er forskning og ikke fyraftens-leg. Den tankestyrede teknologi skal blandt andet hjælpe lammede mennesker til at kommunikere og bevæge sig.

Ideen er set før - men hastigheden i berlinernes spil sætter ny high score. Flipper-armene reagerer øjeblikkeligt på spillerens hjernebølger.

Det er - i al beskedenhed - et enormt fremskridt,« smiler forskningslederen, professor Klaus-Robert Müller

Det tyske tankespil tager udgangspunkt i, at selve tanken om en bevægelse er nok til at fremkalde EEG-signaler i et bestemt hjerneareal. Forestiller en lammet person sig altså, at han eller hun bevæger højre hånd, kan forskernes BCI-software læse det i de udsendte EEG-signaler.

»Problemet er, at storhjernen lægger hus til det, vi kalder et "cerebralt cocktailparty",« forklarer professor Müller.

Gæsterne er hundredvis af hjernearealer, der plaprer i munden på hinanden. De registrerer, at maven knurrer, en mobil ringer, nogen kommer ind ad døren. De mærker stanken fra et askebæger, husker farmor, der var kæderyger - og beslutter sig i samme øjeblik for at trykke på den højre flipperknap.

Et cocktailparty af signaler

Udfordringen for softwaren er at opfange det rigtige signal - på samme måde som når man til en larmende fest prøver at forstå, hvad værtens kone råber én ind i øret. Dertil kommer, at programmet først skal lære at genkende "stemmen" - for alle hjerner har individuelle signalmønstre.

»Når systemet reagerer uden forsinkelse, skyldes det, at softwarens algoritmer er blevet rigtig gode til at registrere og klassificere signaler i psykofysiologisk veldefinerede situationer - som for eksempel når jeg tænker på at bevæge højre hånd. I den forbindelse frasorteres såvel fejlinformationer som støjsignaler, der ikke kommer fra hjernen,« siger Klaus-Robert Müller.

I udviklingen af BCI-systemet har de tyske forskere flyttet mest mulig læring fra mennesket over på computeren. Målet er, at brugeren ikke behøver trænes i at tænke på en måde, så softwaren kan afkode det.

»Tidligere tog det 300 timers træning, før softwaren reagerede tilfredsstillende på en persons EEG-signal. I dag behøver nye brugere kun træne i 20 minutter, og har man brugt BCI før, er træningstiden lig nul,« siger Müller. Hans forskerhold arbejder nu på et system, som kan bruges helt uden forudgående træning.

Styring af proteser

På en BCI-workshop i Berlin i juli fik publikum indblik i, hvor sådanne systemer tænkes brugt. Det EU-støttede projekt TOBI (Tools for Brain-Computer Interaction) udvikler tankestyrede robotarme, kørestole og exoskeletter, der kan bruges af mennesker med omfattende lammelser.

En af foregangsmændene i TOBI, ingeniør Rüdiger Rupp, leder til daglig et laboratorium på Orthopädische Universitätsklinik i Heidelberg. Her udvikler man avancerede proteser til rygmarvsskadede - og drager i den forbindelse direkte nytte af berlinernes forskning.

»BCI rummer enorme perspektiver for handicappede,« fastslår Rupp.

»På kort sigt vil vi derfor se stadig flere proteser, der fungerer via overflade-elektroder,« siger han.

På længere sigt er det tanken at forbinde proteser direkte med muskler og hjerne via indopererede elektroder, men det er på nuværende tidspunkt stadig forbundet med for store kliniske risici, vurderer Rupp.

I den mere kommercielle ende af spektret arbejder forskere på tankestyret teknologi, der skal assistere bilister, og spilindustrien rummer også interessante aspekter, mener Klaus-Robert Müller.

Hans arbejdsgruppe har grundlagt firmaet Picoimaging, der ligger i forhandlinger med Nintendo om et nyt spillesystem - tankestyret via et pandebånd.

Skyggesider ved teknologien

Mulighederne for fremtidens BCI synes vidtfavnende. Men professor Müller advarer om skyggesiderne:

»Amerikansk militær udvikler BCI-våbensystemer, der reagerer før-bevidst - og for eksempel skyder, før soldaten tager den bevidste beslutning. Det er utroligt problematisk, synes jeg.«

»Endelig arbejdes der på feedback-teknologi, der skriver informationer ind i hjernen - for eksempel for at give lammede indtryk af, hvad de griber med en robotarm. Men dermed bliver det også muligt at indprente problematiske informationer. Alt i alt står vi over for nogle enorme, etiske diskussioner,« siger Klaus-Robert Müller.