Nicht schauen: Computerspiel nur mit direkter Hirnstimulation

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Wissenschaftler an der University of Washington haben gezeigt, wie Menschen durch direkte Hirnstimulation mit virtuellen Realitäten interagieren könnten. In einem Paper, erschienen am 16. November in Frontiers in Robotics and AI, beschreiben sie die erste Demonstration des Verfahrens. Dabei spielen die Probanden ein einfaches, zweidimensionale Computerspiel und nutzen dabei lediglich den Input aus der direkten Hirnstimulation, ohne auf sensorische Hinweise des Sehens, Hörens oder des Tastsinns angewiesen zu sein.
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Wissenschaftler an der University of Washington haben gezeigt, wie Menschen durch direkte Hirnstimulation mit virtuellen Realitäten interagieren könnten. In einem Paper, erschienen am 16. November in Frontiers in Robotics and AI, beschreiben sie die erste Demonstration des Verfahrens. Dabei spielen die Probanden ein einfaches, zweidimensionale Computerspiel und nutzen dabei lediglich den Input aus der direkten Hirnstimulation, ohne auf sensorische Hinweise des Sehens, Hörens oder des Tastsinns angewiesen zu sein.

Die Teilnehmer mussten sich durch 21 unterschiedliche Labyrinthe bewegen und hatten dabei die Wahl, sich auf der Grundlage eines durch Stimulation erzielten visuellen Artefakts, eines sogenannten Phosphens, wahrgenommen als Klecks oder Lichtbalken, vorwärts oder abwärts zu bewegen. Um die Richtung zu signalisieren, erzeugten die Wissenschaftler ein Phosphen durch transkranielle Magnetstimulation, ein bekanntes Verfahren mit Magnetspulen, die am Schädel platziert werden und direkt und nichtinvasiv bestimmte Bereiche des Gehirns stimulieren.

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Virtuel Reality werde heute mit Displays, Headsets oder Brillen erzeugt, doch letztlich erschaffe das Gehirn die Realität, so  Senior-Autor Rajesh Rao, UW Professor of Computer Science & Engineering und Direktor des Center for Sensorimotor Neural Engineering.

Die Frage, die man beantworten wolle, sei: Kann das Gehirn Gebrauch von künstlich erzeugten Informationen machen, die es noch  nie zuvor aufgenommen hat und die direkt an es geliefert werden, um in einer virtuellen Welt zu navigieren oder sinnvolle Aufgaben ohne weiteren sensorischen Input zu erledigen? Die Antwort laute: Ja.

Die fünf Probanden bewegten sich mit Hirnstimulation in 92 Prozent der Fälle in die richtige Richtung, aber nur zu 15 Prozent ohne diese Führung. Das einfache Spiel soll einen Weg aufzeigen, wie neuartige Informationen von künstlichen Sensoren oder rechnergestützten virtuellen Welten erfolgreich verschlüsselt und nichtinvasiv an das Gehirn übertragen werden können, um somit sinnfällige Aufgaben zu lösen. Es setzt auf ein in den Neurowissenschaften  bewährtes Verfahren, mit dem sich die Arbeitsweise des Gehirns untersuchen lässt.

Die Teilnehmer wurden mit der Zeit immer besser,  was nahelegt, dass sie die künstlichen Stimuli zunehmend besser zu interpretieren lernten. Beim ersten Experiment kamen binäre Information zur Anwendung, nämlich, ob ein Phosphen vorhanden war oder nicht. Somit wussten die Teilnehmer, ob sich vor ihnen ein Hindernis befand. In der realen Welt könnte sogar diese simple Information Blinden oder Sehbehinderten helfen, den Weg zu finden.

Theoretisch könnte jede Art von Sensor am Körper einer Person, von Kameras über Infrarot, Ultraschall oder Laser, Informationen über die Umgebung oder Objekte in der realen Welt, die sich auf die Person zubewegen, an einen Hirnstimulator übertragen. Dieser würde dann wertvolle Hinweise für die Aktionen in der realen Welt geben.  Soweit sei man aber noch nicht, sagt Co-Autor Andrea Stocco, das Gerät für die Stimulation sei ein unhandliche Bauteil, dass man nicht mit sich herumtragen wolle.

Gemeinsam mit anderen Partnern außerhalb der University of Washington haben Forscher aus der Gruppe Neubay gegründet, ein Start-up, dass die Kommerzialisierung ihrer Ideen vorantreiben soll und Verfahren in der Neurowissenschaft und der Künstlichen Intelligenz einführen, die VR, Gaming und andere Anwendungen besser und fesselnder machen. Derzeit untersucht das Team, wie eine veränderte Intensität und Platzierung der Hirnstimulation komplexere visuelle  und sensorische Wahrnehmungen erzeugen kann, die sich momentan nur schwer in Augmented und Virtual Reality wiedergeben lassen.

 

Bild: Versuchsteilnehmer navigierten durch einfache Labyrinthe lediglich auf der Basis von Stimuli der Magnetspulen am Hinterkopf.
Credit: University of Washington

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