Ultraschall-Gehirn-Computer-Schnittstellen: Nicht nur eine Einbahnstraße in den Schädel

Die Behauptung, Ultraschall könne nur senden, aber keine Informationen aus dem Gehirn empfangen, ist daher wissenschaftlich nicht haltbar .

Der lange Weg zur echten bidirektionalen Interaktion

Die theoretische Möglichkeit zum „Lesen“ bedeutet jedoch nicht, dass bereits ein perfektes, bidirektionales System existiert. Die Herausforderungen sind beträchtlich:

• Leistungsgrenzen des Auslesens: Aktuelle nicht-invasive BCIs, einschließlich jener auf Ultraschallbasis, kämpfen noch mit hohen Fehlerraten bei der Signalinterpretation. Aus diesem Grund wird erforscht, wie man die Gehirnaktivität durch gezielte Stimulation – etwa der für Aufmerksamkeit zuständigen Areale – vorab modulieren kann, um die Qualität der späteren BCI-Steuerung zu verbessern .

• Experimentelle bidirektionale Systeme: Es gibt vielversprechende Laborerfolge. In einer Studie mit 25 Probanden gelang es, fokussierten Ultraschall mit maschinellem Lernen zu kombinieren, um Gehirnwellen sowohl zu kodieren (stimulieren) als auch zu dekodieren (auslesen). Das System zeigte damit erstmals grundlegende bidirektionale Funktionen . Solche Ergebnisse sind beeindruckend, stellen aber immer noch einen experimentellen Meilenstein in der Forschung dar und keine marktreife Technologie.

• Der Reifegrad: Die Forschung an geschlossenen Regelkreisen (Closed-Loop), bei denen die Stimulation dynamisch an die gemessene Hirnaktivität angepasst wird, steckt noch in den Kinderschuhen. Aktuelle Übersichtsarbeiten stellen zwar das Potenzial solcher EEG-basierten, geschlossenen Ultraschall-Regelkreise dar, zeigen aber gleichzeitig, dass wir uns überwiegend noch im Stadium der Validierung an Tieren und ersten Humanstudien befinden .

Fazit

Ihre ursprüngliche Einschätzung ist daher zu differenzieren:

• Korrekt ist, dass das Hauptaugenmerk vieler ultraschallbasierter BCI-Anwendungen derzeit auf der nicht-invasiven Stimulation und Modulation des Gehirns liegt .
• Nicht korrekt ist, dass dies die einzige Richtung sei. Die funktionelle Ultraschallbildgebung ist eine reale Technologie, die neuronale Aktivität auslesen kann .
• Die akkurate Beschreibung des Status Quo lautet: Die Ultraschalltechnologie bringt die essentiellen Bausteine für eine bidirektionale Schnittstelle mit, aber ein stabiles, hochperformantes System für eine dauerhafte, bidirektionale Echtzeit-Interaktion zwischen Mensch und Maschine ist noch Zukunftsmusik. Wir befinden uns in einer Phase, die von unidirektionalen Anwendungen dominiert wird, während die bidirektionale, geschlossene Regelung schrittweise ihre Machbarkeit unter Beweis stellt .