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Neuron im Nervennetzwerk

Auf dem Weg zur Gedankenübertragung?

Es klingt mehr nach "Fiction" als nach "Science", aber Forschern ist es tatsächlich gelungen, das Gehirn zweier Ratten zu verbinden. Die Tiere konnten demnach direkt miteinander kommunizieren und auf diese Weise gemeinsam einfache Aufgaben lösen.

Hirnforschung 01.03.2013

Gedankensteuerung immer besser

Seit Jahren basteln unterschiedliche Forschergruppen an sogenannten "Brain-Computer-Interfaces" - an Schnittstellen zwischen dem Gehirn und Maschinen. Dafür misst man die Gehirnaktivität entweder mittels Elektroenzephalogramm oder direkt über implantierte Elektroden. Ein Computer wandelt die Signale aus dem Gehirn in Bewegungen um.

So sollen etwa Gelähmte wieder bewegungsfähig und Prothesen durch Gedanken steuerbar werden. Noch ist die Technologie nicht in der Alltagspraxis gelandet, aber die Erfolge häufen sich. Erst letztes Jahr berichteten Forscher über eine gelähmte Frau, die mit Hilfe eines Gehirn-Chips und eines Roboterarms Kaffee aus einem Becher trinken kann.

Die Studie in "Scientific Reports":

"A Brain-to-Brain Interface for Real-Time Sharing of Sensorimotor Information" von Miguel Pais-Vieira et al., erschienen am 28. Februar 2013 (sobald online).

Seit kurzem werden diese Systeme auch mit Feedback ausgestattet. D.h. es werden nicht nur Signale aus dem Gehirn gelesen, sondern die mechanischen oder elektronischen Apparate senden Rückmeldungen, die mittels Mikrostimulation ins Gehirn übermittelt werden. So entsteht eine wechselseitige Verbindung zwischen Hirn und künstlichem Körper bzw. Körperteil.

Information aus fremden Gehirn

Die Tatsache, dass diese Rückmeldung ans Gehirn ebenfalls funktioniert, brachte die Forscher um Miguel Nicolelis von der Duke University dazu, in ihrer aktuellen Untersuchung noch einen Schritt weiter zu gehen. "Wenn das Gehirn Signale von künstlichen Sensoren aufnehmen kann, müsste es doch ebenso gut Informationen von einem anderen Körper verarbeiten können", so beschreibt Nicolelis die Ausgangsüberlegung. Also haben sie die Gehirne von Rattenpaaren mit derselben Technologie verbunden und dann getestet, ob die Gedankenübertragung funktioniert.

Darstellung von zwei Ratten, der Gehirne vernetzt sind

Katie Zhuang, Laboratory of Dr. Miguel Nicolelis, Duke University

Künstlerische Darstellung vernetzter Ratten

Vor der Verkabelung mussten die Nagetiere lernen, ein einfaches Problem zu lösen, nämlich den richtigen Hebel drücken, sobald Licht anging. Dafür erhielten sie einen Schluck Wasser. Danach wurden ihnen Mikroelektroden in jene Gehirnregion eingesetzt, die motorische Informationen verarbeitet, und die Tiere "verdrahtet".

Ö1 Sendungshinweis:

Über die Studie berichtet auch Wissen Aktuell am 1.3. um 13:55.

Erfolgreiche Übertragung

Eines der Tiere wurde dann zum "Encoder" erklärt. Es musste dieselbe Aufgabe wie zuvor ausführen. Sobald es den richtigen Hebel gedrückt hatte, wurde seine Gehirnaktivität über die Elektroden in ein elektrisches Signal gewandelt und so an die zweite Ratte, den "Decoder" gesandt. Diese hatte dieselben Hebel vor sich wie der "Encoder", erhielt aber keinen sichtbaren Hinweis, d.h. kein Licht ging an. Um den richtigen Hebel zu drücken, hatte sie nur die Gehirnsignale des Partners zur Verfügung.

Den Forschern zufolge drückten die "Decoder"-Ratten in 70 Prozent der Fälle den richtigen Hebel.

Die Kommunikation in diesem "Brain-Brain-Interface" verlief wechselseitig. So erhielt z.B. auch die "Encoder"-Ratte nicht die volle Wassermenge, wenn das "Decoder"-Tier die falsche Entscheidung getroffen hat. Diese Verstrickung zwang die Nager laut Nicolelis zur Kooperation: "Wenn die 'Decoder'-Ratte einen Fehler machte, änderte sich beim 'Encoder' die Gehirnaktivität und das Verhalten." Die Entscheidung wurde schneller und eindeutiger. Das Signal wurde reiner und dadurch besser lesbar. Der "Decoder" konnte dadurch eher die richtige Entscheidung treffen und am Ende erhielten beide mehr Belohnung.

Organischer Computer

Nach weiteren ähnlichen Aufgaben testeten die Forscher die räumlichen Grenzen der Übertragung von Gehirn zu Gehirn. Dabei wurde das Signal über das Internet von einer "Encoder"-Ratte in Brasilien zu einer "Decoder"-Ratte in Durham, North Carolina, übertragen. Selbst über diese Distanz klappte laut Studie die Kommunikation.

Theoretisch könnte man den Forschern zufolge auch mehrere Tiere miteinander vernetzen. Die Wissenschaftler um Nicolelis arbeiten bereits an solchen Experimenten. Ihmzufolge könnten die Tiere im Verband auch komplexe Probleme lösen, an denen ein einzelnes Individuum scheitert. Das Netzwerk aus Gehirnen könnte die Grundlage eines "organischen Computers" sein.

Bleibt zu hoffen, dass es ihm nicht ergeht, wie Frankenstein mit seinem Monster. Seine Einschätzung klingt jedenfalls nicht unbedingt beruhigend: "Wir können nicht abschätzen, welche Fähigkeiten auftauchen, wenn Tiere als Teil eines Hirn-Netzwerkes interagieren", so Nicolelis.

Eva Obermüller, science.ORF.at

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