THEO VAN GOGH ENDSPIEL-PERSPEKTIVEN : VOLLSYNTHESE ! DIE BCI-WISSENSCHAFT

Alan N. Shapiro – 2024-08-05

Gehirn-Computer Schnittstelle – GenericScience – KI, Barin,

Das Digital-neurologische oder Brain-Computer Interface (BCI) ist eine weitere wichtige Science-Fiction- und „reale“ Technologie der Vierten Industriellen Revolution.

BCIs können als „Werdender-Cyborg“ der Menschheit interpretiert werden. Man kann zwischen Mainstream und alternativen/transformativen Designs und den Implementierungen der auf BCI basierenden Benutzeranwendungen unterscheiden – dem Befehls- und Kontroll-Cyborg im Gegensatz zur feministischen Theorie Cyborg.

Das Umdenken und die Neuerfindung von Donna Haraways Cyborg-Theorie ist im BCI-Kontext möglich. Ein BCI ist eine direkte Kommunikationsverbindung zwischen den neurologischen Abläufen des menschlichen Gehirns, die als elektrische Aktivität verstanden wird, und einem externen technologischen Gerät, das zum Beispiel ein Roboterarm oder Bein sein könnte; oder einem Computer, einem digitalen Netzwerk oder einem „intelligenten Zuhause der Zukunft“. Die BCI-Technologie wird Anwendungen haben, um behinderten Menschen zu helfen, mehr Funktionalität im Alltag zu erlangen.

Diese Verbesserung in Bezug auf Behinderungen kann entweder in kognitiven oder sensorisch-motorischen Bereichen sein. Praktische Anwendungen könnten eine neuronale Prothese oder die Bedienung eines Rollstuhls sein. Beunruhigende mentale und emotionale Zustände können diagnostiziert und therapeutisch verändert werden. BCIs wird auch Anwendungen für die breite Öffentlichkeit in Massen- und personalisierten Märkten in vielen Bereichen haben: Gesundheitswesen, Bildung, Spielen, Unterhaltung, Einkaufen und Werbung, Sicherheit und Identitätsauthentifizierung sowie Beziehungen zu Robotern. Die digital-neurologische Schnittstelle könnte unsere Interaktion mit Computern grundlegend verändern: die Ergänzung oder den Austausch von Tastatur und Maus, Touchscreen und die Sprachschnittstelle.

Die Unterscheidung erfolgt zwischen nicht-invasiven, teilweise invasiven und invasiven BCIs.

Die Forschung schreitet an Hochschulen und in der Industrie in allen drei Kategorien voran. Die nicht-invasive BCI baut auf den Technologien der Elektroenzephalographie (EEG), der Magnetresonanztomographie (MRT) und der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) auf.

EEGs werden zur Diagnose und Überwachung neurologischer Erkrankungen verwendet. An der Kopfhaut sind kleine Scheibenelektroden befestigt. Die EEG-Technik kann auf BCIs aufgerüstet werden. Während eines MRT-Verfahrens erhalten Elektroden von außen Daten aus der elektrischen Aktivität innerhalb der Großhirnrinde.

Ein fMRT misst die Gehirnaktivität, indem es Veränderungen der Blutströme erkennt. Der teilinvasive Ansatz erweitert die Elektrokortikographie – Elektroden werden auf die exponierte Oberfläche des Gehirns gelegt. Invasive BCIs beinhalten eine neurologische Operation, um ein Mikroelektroden-Arrangere in der Nähe des tatsächlichen Gehirngewebes einzuführen. Daten und Befehle werden dann bidirektion gesendet und empfangen, auf einer niedrigeren Ebene der Codierung in der Übersetzung zwischen bioneurologischen Signalen und den elektrischen Signalen, die sich aus den Mikroelektroden der implantierten Prothese stammen, aufgelöst. Die kortikale Plastizität des Gehirns ermöglicht es, die Signale des BCI zu handhaben, als wären es physiologische Impulse.

Eine wissenschaftliche Arbeit von Jacques Vidal („Toward Direct Brain-Computer Communication“) prägte den Begriff Brain-Computer Interface.96 Nach vielen Tests an Tieren wurden in den 1990er Jahren die ersten neuroprothetischen Implantate zum Menschen gemacht.

Der Bereich der Informatik des neuronalen Netzwerks Deep Learning AI hat eine große Bedeutung für das BCI-Wissensfeld. Im Schritt der „Feature-Extraktion“ im BCI-Verarbeitungsfluss wird eine Analyse des Signals durchgeführt. Die Daten werden extrahiert. Die statistischen und musterbasierten Methoden von Deep Learning trainieren eine Software, um neuronale Gedanken zu klassifizieren, während der Benutzer ihre Absicht beschämt, einen Befehl zu senden, um eine Aufgabe oder Leistung auf oder mit dem externen Gerät auszuführen.

Im Jahr 2014 wurde Nathan Copeland, der eine schwere Rückenmarksverletzung infolge eines Autounfalls hatte, als erster Mikroelektroden sowohl in seine sensorischen als auch in die motorischen Strafkörper implantieren. Copeland sagte, dass er motiviert war, diesen bahnbrechenden Schritt durch seine Liebe zur Science-Fiction zu unternehmen. Er sagte: “Luke Skywalker verliert seine Hand, dann im Grunde am nächsten Tag hat er einen Roboter und es funktioniert gut. Wir müssen so weit kommen. Um das zu tun, muss jemand damit beginnen.“97 Copelands YouTube-Playlist heißt „My Cyborg Adventure“. Mit seinem Implantat war er in der Lage, Signale an und von seinem Roboterarm zu senden und zu empfangen, seine Bewegungen und den Umgang mit Objekten zu steuern und berührende Empfindungen mit dem künstlichen Glied zu spüren.

Matthew Nagle, der durch einen Messerkampf eine Rückenmarksverletzung erlitten hatte, ließ das BrainGate BCI 2004 in seinen Motorkortex implantieren. Er war in der Lage, einen Computer-Cureor zu steuern, Computerspiele wie Pong zu spielen, E-Mails zu senden und zu empfangen und seinen Fernseher zu betreiben. Nagle konnte einen prothetischen Arm fernsteuern, der genug war, um das Handreichn zu öffnen und zu schließen.

Es gibt vernünftige Argumente für und gegen nicht-invasive versus invasive BCIs. Die nicht-invasive Technologie hat den offensichtlichen Vorteil, dass sie keine neuronale Operation erfordert. Es funktioniert aber nicht so gut wie die invasive Vielfalt, hauptsächlich aufgrund des Abstands des Sensors von den eigentlichen Neuronen. Das Signal des neuronalen elektrischen Feldes kann durch Flüssigkeiten und Gewebe, die die Quellneuronen umgeben, geschwächt oder verzerrt werden.

Es gibt auch einige Bedenken, dass invasive BCIs mit degenerativen neurologischen Erkrankungen in Verbindung gebracht werden könnten. Ein zusätzliches Problem ist, dass das Narbengewebe im Laufe der Zeit um die implantierte Elektrode wächst, was dazu führt, dass es nach einigen Jahren effektiv nicht funktionsfähig ist. Diese Schwierigkeit könnte gelöst werden, wenn Fortschritte bei der Erhöhung der Oberfläche der Elektrode erzielt werden, ohne das geometrische Volumen zu erhöhen. Eine höhere räumliche Auflösung wird auch mehr Präzisionsangaben zu den Signalen liefern.

Die Sequenz des Brain-Computer Interface besteht aus vier Stufen: Signalaufnahme, Feature-Extraktion, Feature-Extraktion und Geräteausgabe. Die erfassten Signale werden digitalisiert. Sie werden dann an das nächste algorithmische Subsystem gesendet, das die Daten in ein Formular formatiert, das in Befehle umgewandelt werden kann, die die Absichten des Benutzers im Manövrieren des externen Geräts ausführen. Das Gerät sendet Feedback als Rückgabewert.

Zu den ethischen Bedenken rund um BCIs gehören Fragen der Verletzung der Privatsphäre, Diebstahl persönlicher Identität und der Gültigkeit der informierten Zustimmung. Ein Großteil der Datenschutzbedenken bezieht sich auf Verwirrung darüber, ob die Verbindung in beide Richtungen oder in beide Richtungen erfolgt. Unter der Annahme, dass die Verbindung von Gehirn zu Computer unidirektional ist, besteht wenig Gefahr einer dystopischen Gedankenkontrolle.

Zusammen mit acht Partnern gründete der milliardenschwere Unternehmer Elon Musk 2016 das Neurotechnologieunternehmen Neuralink. Die Mission des Unternehmens ist es, Brain-Computer Interfaces zu entwickeln, die das zugrunde liegende Systemniveau für Anwendungen sowohl für Menschen mit neurologischen Beeinträchtigungen als auch für allgemeine kommerzielle und Verbraucherverkäufe bieten würden. Im Jahr 2019 kündigte Neuralink sein Projekt an, eine „Nähmaschine wie“ Technologie zu entwickeln, um dünne Elektrodenstränge in das tierische oder menschliche Gehirn zu implantieren. Das Unternehmen hat Systeme demonstriert, die mögliche Nervenreaktionsimpulse von Laborratten und Affen lesen. Im Februar 2022 wurde berichtet, dass 18 von 23 Affen, denen Neuralink-Geräte in ihre Schädel implantiert wurden, gestorben waren. Die Versuche an Menschen wurden auf unbestimmte Zeit verschoben.

Der Umfang und die Bandbreite der möglichen Anwendungen von BCIs sind irrsinnig. Angesichts der Tatsache, dass die allgegenwärtige drahtlose Kommunikation kommt, kann man sich die Realisierung einer telekinetischen Fähigkeit vorstellen, Geräte in der physischen Welt nur mit ihren Gedanken zu steuern. Der Science-Fiction-Film Forbidden Planet von 1956 zeigt eine Welt, die auf einer geheimen unterirdischen Infrastruktur und einer Stromquelle der Supertechnologie läuft und sich über Hunderte von Kilometern erstreckt, gebaut von einer nicht mehr existierenden fortschrittlichen techno-wissenschaftlichen Gesellschaft. Die alte Zivilisation verschwand aufgrund ihrer Hybris, ein System der totalen Virtual-Reality-Kontrolle über die physische Welt zu entwerfen, das stattdessen in völliger Selbstzerstörung endete.

Aus der Sicht der Cyborg-Theorie kann man sagen, dass die Technologie der BCIs das Potenzial von beiden (mit beiden großen Guten und/oder Bösen hat. Eine solche extreme Technologie bräuchten eine entsprechende transdisziplinäre Weltsicht oder eine politische Philosophie einer guten Gesellschaft als einen umfassenden Rahmen, in dem man durchdenken und ihre wohlwollende Nutzung leiten kann. Diese pragmatisch-utopische Perspektive ist vielleicht so etwas wie Haraways erklärtes Engagement für den sozialistischen Feminismus, mit etwas mehr Wert auf den positiven Wert der Demokratie und ja, sogar des Kapitalismus. Es gibt keine umfassende utopische politische Theorie – die die besten Aspekte vieler früherer Theorien synthetisiert – die es heute in der Welt gibt.

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