Forscher wollen Mensch und Maschine verbinden – doch das kann fatale Folgen haben

Wissenschafter wollen das Hirn hacken. Noch geht die Forschung schleppend voran. Doch nun steigen finanzkräftige Firmen ein. Was nach mehr Freiheit klingt, könnte in eine unfreie Welt münden.

Niklaus Salzmann
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Hirngeflüster: Forscher wollen die Grenze zwischen Mensch und Maschine einreissen. (Bild: Getty)

Hirngeflüster: Forscher wollen die Grenze zwischen Mensch und Maschine einreissen. (Bild: Getty)

Noch müssen wir klicken, tippen oder zumindest sprechen, damit elektronische Geräte uns verstehen. Doch in Zukunft soll es reichen, wenn wir uns die zu schreibende Mail oder den abzuspielenden Song denken. Der Computer soll uns die Wünsche direkt vom Hirn ablesen. Das ist das Ziel, an dem Tech-Unternehmen im Silicon Valley, Wissenschafter an Universitäten und das US-Verteidigungsministerium arbeiten.

Die Vorstellung eines Smartphones, das unsere Gedanken liest, tönt nach Science Fiction. Doch ganz so realitätsfern ist sie nicht. So präsentierten Forscher bereits vor fünfzehn Jahren ein einfaches Pingpong-Computerspiel, das mit Gedankenkraft gesteuert wurde. Die Probanden mussten dazu in einem Magnetresonanztomografen liegen, der die Durchblutung der verschiedenen Hirnregionen mass. Indem sie sich auf einen bestimmten Gedanken konzentrierten – etwa ein grosses Orchester –, konnten sie gezielt eine Hirnregion aktivieren, was einen Befehl an den Computer auslöste. Inzwischen funktionieren solche Spiele auch, wenn die Probanden nur eine mit Elektroden verkabelte Kappe tragen. Mit dieser Technologie gelang es auch, eine gelähmte Frau durch ihre Gedanken eine einfache Melodie spielen zu lassen.

Der Hirnscanner erkennt, wovon jemand träumt

Computer können sogar Einblicke in Träume geben. Dazu werden einem Menschen im Wachzustand Bilder gezeigt, etwa ein Foto eines Hauses und eines mit einem Gesicht. Im Hirnscan wird gemessen, welche Hirnregionen beim Betrachten des jeweiligen Bildes aktiv sind und welche nicht. Ein Algorithmus merkt sich diese Aktivitätsmuster. Wird später im Schlaf das Hirn gescannt, erkennt der Computer, ob der Schlafende von einem Haus oder einem Gesicht träumt.

Alles nur Spielerei? Nein – es gibt durchaus ernste Anwendungen. Bei Menschen mit schweren gesundheitlichen Problemen können die Maschinen Funktionen übernehmen, die der Körper nicht leisten kann. So verfolgen Hirnforscher in Tübingen die Vision, mit komplett gelähmten Patienten, die nicht einmal die Augen bewegen können, zu kommunizieren. Vor zwei Jahren gaben sie bekannt, sie hätten in den Gedanken ihrer Patienten die Antworten Ja und Nein mit einer 70-prozentigen Erfolgsquote voneinander unterscheiden können. Die Resultate werden aber angezweifelt, eine Untersuchungskommission der Universität Tübingen fordert den Rückzug der Studie.

Unbestritten sind dagegen die Erfolge mit einer medizinischen Anwendung, die an der ETH Lausanne entwickelt wurde: ein gedankengesteuerter Rollstuhl. Innert Stunden erlernen Studierende, sie zu steuern, ohne auch nur einen Finger zu rühren. Auf dieselbe Weise können Gehhilfen oder Armprothesen bewegt werden.

Mittels einer an der ETH Lausanne entwickelten Schnittstelle kann ein Schlaganfallpatient via Elektroden am Kopf die Nerven des gelähmten Arms ansteuern. (Bild: Keystone)

Mittels einer an der ETH Lausanne entwickelten Schnittstelle kann ein Schlaganfallpatient via Elektroden am Kopf die Nerven des gelähmten Arms ansteuern. (Bild: Keystone)

Noch ist das in der Praxis eine wacklige Sache. Doch in diversen Forschungsprojekten arbeiten Wissenschafter daran, gedankliche Signale präziser zu erfassen, indem sie näher ans Hirn herangehen. In einer von Facebook finanzierten Studie (siehe rechte Spalte) wurden Elektroden unter der Schädeldecke auf der Oberfläche des Hirns platziert. Und Tesla-Gründer Elon Musk will mit seiner Firma Neuralink sogar Elektrodenfäden ins Hirn pflanzen, um den Menschen mit künstlicher Intelligenz zu koppeln. Er kündigte klinische Tests am Menschen für das kommende Jahr an.

«Den Ansatz von Musk finde ich genial»,

sagt Roger Gassert, Professor für Rehabilitationstechnik an der ETH Zürich.

«Doch Hirnsignale auslesen zu können, heisst noch nicht, sie zu verstehen. Von tatsächlichem Gedankenlesen sind wir sehr weit weg.»

Bislang geht es mit der Entwicklung von Hirn-Computer-Schnittstellen langsam voran. Vor über dreissig Jahren wurde erstmals ein System vorgestellt, mit welchem sich durch Gedanken Buchstaben auswählen und dadurch Wörter schreiben liessen. Drei Jahrzehnte später können damit noch immer nur wenige Buchstaben pro Minute diktiert werden. Auch gedankengesteuerte Rollstühle verkehren nicht auf den Trottoirs unserer Städte. Ihre Zuverlässigkeit ist gering und die Befehlserkennung langsam – und wenn der Rollstuhl nach rechts statt links abbiegt, kann das gravierendere Folgen haben, als wenn ein Männchen in einem Computerspiel die falsche Richtung einschlägt. «Wo es sicherheitsrelevant ist, können wir uns nicht auf Hirn-Computer-Schnittstellen verlassen», sagt Gassert.

Doch steigt nun mit Elon Musk jener Unternehmer in die Forschung ein, der das Elektroauto zum Statussymbol gemacht und mit Space X die private Raumfahrt in neue Sphären katapultiert hat. Zudem investieren Unternehmen wie Facebook und Samsung, die über beträchtliche Mittel verfügen, in die Weiterentwicklung der Technologie. Offensichtlich stecken bereits grosse kommerzielle Interessen in diesem Forschungsgebiet. Und das geht manchen zu schnell. Cornelia Diethelm, Gründerin des «Centre for Digital Responsibility», eines Think Tanks für digitale Ethik, sagt:

«Für Menschen mit Krankheiten kann es wertvoll sein, wenn sich digitale Geräte mit dem Hirn verbinden können. Aber in der Kommerzialisierung solcher Technologien sehe ich mehr Gefahren als Chancen.»
Cornelia Diethelm Center for Digital Responsibilty

Cornelia Diethelm
Center for Digital Responsibilty

Insbesondere befürchtet sie, dass die Privatsphäre der Gedankenwelt zu verschwinden droht.

Das hätte fatale Konsequenzen: Eine werdende Mutter will ihre Schwangerschaft beim Bewerbungsgespräch vielleicht nicht erwähnen. Und ein Mann seinem Kollegen nicht sagen, dass er dessen neuen Schuhe hässlich findet. Was, wenn ein Unternehmen wie Facebook – das es in der Vergangenheit mit dem Datenschutz nicht so genau nahm – solche Geheimnisse kennt?

Der Musikgeschmack kann manipuliert werden

Noch liegen solche Szenarien in ferner Zukunft. Der Computer kann in Träumen ein Haus von einem Gesicht unterscheiden, aber noch lange nicht das eine Gesicht vom anderen oder das eine Schuhmodell vom andern. Doch Ethikerin Cornelia Diethelm sagt:

«Wir müssen bereits jetzt ethische Richtlinien festlegen, um Unternehmen und Forschung in die Verantwortung zu nehmen. Denkbar wäre zum Beispiel ein Kodex, der die öffentlich finanzierte Forschung vorerst nur für den Gesundheitsbereich zulässt.»

Bei kommerziellen Anwendungen sieht sie ein grosses Potenzial für Missbrauch und Manipulation.

Bereits jetzt ist es technisch möglich, Hirnaktivitäten nicht nur zu beobachten, sondern auch zu verändern. So konnten Forscher in Kanada beeinflussen, wie gut Probanden ein Musikstück gefiel: Wurde während des Hörens gezielt eine Hirnregion magnetisch angeregt, empfanden die Hörer mehr Freude. Die Schweizer Psychologieprofessorin Daria Knoch konnte in Experimenten sogar auf das Verhalten von Probanden Einfluss nehmen. Wenn sie gewisse Hirnregionen magnetisch oder elektrisch stimulierte, trafen die Teilnehmer der Studien riskantere Entscheidungen.

Ziel der Forschung von Daria Knoch ist es, Therapien zu verbessern, etwa gegen Drogensucht. Doch es wären auch ganz andere Anwendungen denkbar, zum Beispiel militärische. Das US-Verteidigungsministerium scheint sich derzeit aber stärker für die umgekehrte Richtung – die Steuerung von Maschinen durch das Gehirn – zu interessieren. Im Mai sprach es Gelder für sechs Forschungsprojekte in diesem Bereich.

Bei diesen sechs Projekten geht es um Anwendungen, für die kein chirurgischer Eingriff nötig ist. Im Unterschied dazu sind Operationen am Gehirn, wie sie Elon Musk durchführen will, mit medizinischen Risiken verbunden. Und selbst wenn diese minimiert werden, stellt sich die Frage: Wollen wir ständig mit einem Computer verbunden sein? Dass das Smartphone kein Körperteil ist, sondern auch mal weggelegt werden kann, könnte auch ein Vorteil sein.

Anmerkung: Dieser Artikel wurde am 18. September 2019 aktualisiert. In der ursprünglichen Version vom 7. September 2019 waren die Zweifel an den Resultaten der Tübinger Hirnforscher nicht erwähnt.

Diese Unternehmen wollen dem Menschen ins Hirn blicken

Facebook hat 2017 bekannt gegeben, an einem System zu arbeiten, das Menschen direkt mit dem Hirn tippen lässt. Ziel sei es, auf diese Weise hundert Wörter pro Minute schreiben zu können. Der Computer werde aber nicht beliebige Gedanken lesen lernen, sondern diejenigen Wörter, die jemand ausformuliert, um sie mit anderen zu teilen. Eine erste von Facebook finanzierte Studie dazu ist am 30. Juli 2019 in der Fachzeitschrift «Nature Communications» erschienen. Ein Team der University of California in San Francisco hat die Hirnaktivitäten von Probanden gemessen, während sie Fragen beantworteten. Dazu wurden Elektroden im Schädel auf der Oberfläche des Hirns platziert. In 61 Prozent der Fälle sei es gelungen, an den Hirnströmen zu erkennen, welche Antworten die Probanden gaben. Die möglichen Antworten waren aber streng limitiert.

Der südkoreanische Grosskonzern Samsung will körperlich eingeschränkten Menschen ermöglichen, einen Fernseher zu bedienen. Dazu hat er im vergangenen Jahr ein Forschungsprojekt mit der ETH Lausanne lanciert. Bereits wurde ein Prototyp der Software präsentiert. Dabei werden von einer Kappe mit Elektroden die Gehirnströme erfasst, während gleichzeitig die Augenbewegungen aufgezeichnet werden. Künftige Versionen davon sollen in Schweizer Spitälern getestet werden. Zudem soll das System weiterentwickelt werden, um auch mit Patienten, die ihre Augen nicht bewegen können, zu funktionieren. Vor sechs Jahren hatte Samsung bereits bekannt gegeben, dass es gelungen sei, mittels einer Elektrodenkappe ein handelsübliches Tablet anzusteuern.

Neuralink, die Firma des Tesla- und Space-X-Gründers Elon Musk, arbeitet seit zwei Jahren an der Entwicklung von Schnittstellen zwischen Hirn und Computer. Multimilliardär Musk soll bereits 100 Millionen Dollar darin investiert haben. Den Chip, den das Unternehmen verwenden will, präsentierte er im Juli der Öffentlichkeit. Er soll über Elektroden direkt im Gehirn die Aktivitäten der Nervenzellen registrieren. Ein Sender hinter dem Ohr soll die Daten drahtlos an ein Smartphone senden. In einem ersten Schritt soll dies körperlich beeinträchtigten Menschen zugutekommen. Dahinter steht die Vision, auch bei Gesunden die menschliche durch künstliche Intelligenz zu erweitern. Der Chip soll nicht nur Informationen lesen, sondern auch ins Hirn hineinschreiben können und so das Lernen revolutionieren.

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