Publikationen - Neuroforum - Ausgabe 04/2015 - Abstract 1

N. Birbaumer, U. Chaudhary

Zusammenfassung

Brain-Computer Interfaces (Gehirn-Computer -Schnittstellen, BCI) nutzen neuroelektrische und metabolische Hirnaktivtät, um periphere Geräte und Computer ohne Vermittlung des motorischen Systems zu bedienen. Um die Gehirn-Computer-Schnittstelle zu aktivieren, müssen die Personen ein gewisses Ausmaß an Hirnkontrolle erlernen. Es zeigte sich, dass die Selbstkontrolle der Hirnaktivität den Prinzipien des Fertigkeiten-Lernens und des instrumentellen Konditionierens folgt. Diese Übersicht konzentriert sich auf die klinische Anwendung von Gehirn-Computer-Schnittstellen bei gelähmten Patienten mit Lockedin Syndrom und/oder vollständigem Lockedin Syndrom (CLIS). Es wurde gezeigt, dass EEG-basierte Gehirn-Computer-Schnittstellen die Auswahl von Buchstaben und Wörtern in einem Computermenü mithilfe verschiedener EEG-Signale ermöglichen. Bei Patienten mit vollständigem Locked-in Syndrom ohne jede Muskelkontrolle, insbesondere der Augenbewegungen, waren EEG-basierte Gehirn- Computer-Schnittstellen jedoch nicht erfolgreich. Sogar nach der Implantatation von Elektroden in das Gehirn waren CLIS-Patienten nicht in der Lage, zu kommunizieren. Wir entwickelten ein theoretisches Modell, das dieses grundlegende Defizit des instrumentellen Lernens der Hirnkontrolle und der willentlichen Kommunikation erklärt: Patienten mit vollständiger Lähmung löschen zielgerichtetes reaktionsorientiertes Denken und Absichten. Daher wurde ein reflexives klassisches Konditionierungsverfahren entwickelt und mithilfe der Messung der metabolischen Hirnsignale mit Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIRS) waren CLIS-Patienten in der Lage, einfache Fragen mit einer „ja“- oder „nein“-Hirnantwort zu beantworten. Die bisher erhobenen Daten zeigen, dass erstmals CLIS-Patienten mit einem solchen BCI-System kommunizieren können, indem sie metabolische Hirnsignale und einfache reflexive Lernaufgaben verwenden. Schließlich werden Gehirn-Maschine- Schnittstellen und Rehabilitation bei chronischem Schlaganfall beschrieben und gezeigt, dass chronische Schlaganfallpatienten ohne jede Restbewegung der oberen Extremität eine erstaunliche Wiederherstellung der motorischen Funktion sowohl auf der motorischen als auch auf neuronaler Ebene mit BCI erreichen können. Nach umfangreichem BCITraining kombiniert mit verhaltensorientierter Physiotherapie konnte eine signifikante Verbesserung der motorischen Funktion bei dieser bisher unbehandelbaren Lähmung en erreicht werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die klinischen Anwendungen von Gehirn-Maschine-Schnittstellen bei gut definierten und umschriebenen neurologischen Erkrankungen überraschend positive Wirkungen gezeigt haben. Die Anwendung von Gehirn- Computer-Schnittstellen bei psychiatrischen und klinisch-psychologischen Störungen hat bisher jedoch nicht zu einer wesentlichen Verbesserung dieser komplexen Verhaltensstörungen geführt.

Keywords: Brain-Computer Interfaces (BCI) · Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) · Completely Locked-in Syndrome (CLIS)