Kaum die Augen geöffnet, erinnert der rote Punkt in WeChat einen daran, dass es mehr als 200 unbeantwortete Nachrichten gibt. Angesichts der vielen unbearbeiteten Inhalte ist man zu faul zum Tippen und auch zu faul zum Senden von Sprachnachrichten … „Wenn ich antworten könnte, ohne meine Hände oder meinen Mund zu bewegen und nur meine Gedanken dazu benutzen müsste …“

„Ich hoffe, dass ich in der Zukunft meinen Körper kontrollieren und zu einem normalen Leben zurückkehren kann …“ Das ist der unerfüllte Wunsch eines tetraplegischen Patienten nach einer schweren Rückenmarksverletzung vor mehr als zehn Jahren. Wie kann man „gegen den Himmel ankämpfen und das Leben ändern“?

Der kleine Affe, der auf einem Stuhl sitzt, bewegt seine Hände nicht – Wie ist es möglich, dass es den Roboterarm steuert, um nach den Erdbeeren vor seinem Blickfeld zu greifen?

Würde man unter den aktuellen wissenschaftlichen Forschungsprojekten „die Technologie mit dem stärksten Science-Fiction-Charakter“ auswählen, dann stünde die Gehirn-Computer-Schnittstelle auf jeden Fall auf der Liste.

Als „Informationsautobahn“ für die Kommunikation und den Austausch des Gehirns mit externen Geräten stellt die Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie die Spitzentechnologie der neuen Generation von Mensch-Computer-Interaktion und hybrider Mensch-Computer-Intelligenz dar.

Einfach ausgedrückt besteht die Gehirn-Computer-Schnittstelle darin, die subtilen Veränderungen in der elektrischen Signale des Gehirns zu erfassen, die Absichten des Gehirns zu entschlüsseln und die Kontrolle der „Aktion“ durch „Gedanken“ zu realisieren, sodass Maschinen aus der Entfernung gesteuert werden können, ohne die Hände zu bewegen.

Wie sieht also die Anwendungsperspektive der „Gehirn-Computer-Schnittstelle“-Technologie aus? Was sind die Versuche und Fortschritte auf dem Gebiet der „Gehirn-Computer-Schnittstelle“ in Beijing? Folgen Sie unserem Redakteur in den Bereich der Gesundheit der Zukunft und finden Sie Antworten im kürzlich erschienenen Intensivinterview zum Thema „Neue hochwertige Produktivkräfte in Beijing“ – Gehirnwissenschaft und Gehirn-Computer-Schnittstelle.

Die Gehirn-Computer-Schnittstelle durchdringt das „Drei-Pfund-Universum“, halbseitig gelähmte Patienten erhalten die reale Version von „Doraemon“

Das menschliche Gehirn verfügt über Dutzende von Milliarden miteinander verbundenen Neuronen und ist so komplex und ausgeklügelt wie das Universum. Weil es nur etwas mehr als 1.000 Gramm, also etwa drei Pfund, wiegt, wird es von Wissenschaftlern bildlich als „Drei-Pfund-Universum“ bezeichnet. Die sich rasant entwickelnde Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie hat dem Menschen ein Fenster zum Verständnis seines eigenen Gehirns geöffnet.

Gehirn-Computer-Schnittstellen werden in zwei Kategorien eingeteilt: invasiv und nicht-invasiv. Der Unterschied zwischen den beiden liegt darin, ob Elektroden oder Chips in das Gehirn implantiert werden. Gegenwärtig haben invasive Gehirn-Computer-Schnittstellen von Natur aus deutliche Vorteile in Bezug auf die Qualität der Signalerfassung, die räumliche Auflösung und die Genauigkeit der Neuromodulation. Gleichzeitig stehen sie jedoch vor zahlreichen Herausforderungen, die viele Disziplinen, eine lange Forschungs- und Entwicklungskette, die Systemintegration und Aspekte der klinischen Sicherheit betreffen.

Bei der Veranstaltung im Tiantan Krankenhaus sah unser Reporter, wie der halbseitig gelähmte Patient Li Liang (Pseudonym) sich eine Kappe zur Erfassung von EEG-Informationen aufsetzte, ein Roboterhand-Exoskelett trug und die Bewegung der Roboterhand durch EEG-Signalbefehle „dirigierte“. Während das Gehirn externe Geräte steuert, werden die Handbewegungen auch gleichzeitig an die Hirnnerven zurückübertragen, wodurch ein geschlossener Kreislauf entsteht, der die Wiederherstellung der Nervenfunktion fördert.

„Etwa 30 Prozent der Schlaganfallpatienten leiden unter unterschiedlich ausgeprägten Folgeschäden. Wenn der motorische Nervenkreislauf eines Patienten geschädigt ist, können herkömmliche Rehabilitationsmethoden nur einen Teil der Funktion wiederherstellen, während die Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie die eigenen geschädigten Nerven des Patienten überspringen kann, um einen funktionellen Ersatz zu realisieren“, stellte Yang Yi, Chefärztin des Neurochirurgiezentrums des Tiantan Krankenhauses, vor.

Angaben zufolge konnte Li Liang nach fast einem Jahr Rehabilitationstraining wieder als Software-Ingenieur arbeiten.

Mit anderen Worten, in naher Zukunft kann die Gehirn-Computer-Schnittstelle eine direkte Kommunikation mit Gedanken realisieren und sogar halbseitig gelähmten Patienten einen gewissen Grand an „mechanischem Aufwärtsschub“ bieten.

Vor Ort sah sich unser Reporter auch die Präsentation verschiedener gemeinsamer Forschungs- und Entwicklungsprodukte des Tiantan Krankenhauses mit Gehirn-Computer-Schnittstelle an, darunter gehirngesteuerter Rollstuhl, Achtsamkeitsmeditationssystem mit Gehirn-Computer-Schnittstelle, Konzentrationstrainingssystem mit Gehirn-Computer-Schnittstelle, KI-Maus mit Gehirn-Computer-Schnittstelle, gehirngesteuertes Maschinenschreiben mit Gehirn-Computer-Schnittstelle, multimodale intelligente Rehabilitationsplattform mit Gehirn-Computer-Schnittstelle usw.

Gedankenübertragung durch einen dünnen Draht – Die neuesten Forschungsfortschritte von Beinao I und Beinao II wurden bekannt gegeben

Das Chinesische Institut für Hirnforschung in Beijing und die Beijing NeuCyber Neurotechnologie GmbH haben gemeinsam Beinao I und Beinao II erforscht und entwickelt und zeigten in diesem Themeninterview auch die neuesten Fortschritte.

„Derzeit hat ‚Beinao I‘ die Entwicklung von flexiblen Großhirnrindenelektroden mit hoher Dichte und Hunderten bis Tausenden von Kanälen abgeschlossen, die seit mehr als einem halben Jahr in Kleintieren implantiert werden und eine langfristige Stabilität der Elektrodenimpedanz und Signalqualität aufweisen. Es wird erwartet, dass Anfang 2025 die Entwicklung und technische Integration des drahtlosen, vollständig implantierbaren Mikrosystems von ‚Beinao I‘ in die klinische Forschungsphase der Langzeitimplantation und -dekodierung beim Menschen eintreten wird. Wir arbeiten eng mit dem Tiantan Krankenhaus, dem Xuanwu Krankenhaus, der Sanbo Gehirn-Klinik und anderen klinischen Einrichtungen zusammen und haben bereits sechs klinische Studien durchgeführt, die alle die Ethikgenehmigungen der Krankenhäuser erhalten und mit der Patientenrekrutierung begonnen haben“, stellte Li Yuan, Direktorin für Geschäftsentwicklung von Beijing NeuCyber Neurotechnologie GmbH, vor.

„Beinao II“ hingegen hat weltweit zum ersten Mal das gehirngesteuerte Abfangen von zweidimensionalen Bewegungszielen durch nicht-menschliche Primaten realisiert.

In dem vor Ort gezeigten Video war zu sehen, dass der kleine Affe im Affenstuhl saß und konzentriert auf einen Bildschirm vor ihm starrte, und das kreisförmige Symbol auf dem Bildschirm bewegte sich nach seinen Wünschen.

Das beruht auf einem der drei von China selbstentwickelten wichtigen Kernkomponenten von „Beinao II“ – flexible Mikrodrahtelektroden mit hohem Durchsatz. In den Schädel des Affen wurde ein magischer dünner Draht implantiert. Dieser dünne Draht bietet zusammen mit der tausendkanaligen Ausrüstung zur neuroelektrischen High-Speed-Signalerfassung und dem auf Vorsteuerungsstrategie basierenden generativen neuronalen Dekodierungsalgorithmus, der von chinesischen Wissenschaftlern weltweit zum ersten Mal geschaffen wurde, ein „Made in China“-Produkt für Gehirn-Computer-Schnittstellen.

Die flexiblen Elektroden, die wie dünne Drähte aussehen, fungieren als „Sensoren“, die so viele EEG-Signale wie möglich genau erfassen müssen. Die Algorithmen hingegen spielen die Rolle hervorragender „Übersetzer“, die die Absichten des Gehirns klar analysieren. Das System ist seit einem Jahr stabil in dem Schädel des Makaken implantiert und kann neben dem Cursor auf dem Computerbildschirm auch einen Roboterarm steuern, um das gehirngesteuerte Abfangen und Greifen dynamischer Ziele durchzuführen.

„Im nächsten Schritt werden wir das hochkanalige Hochleistungs-Gehirn-Computer-Schnittstellensystem mit drahtloser Vollimplantation in die Klinik bringen, um Patienten mit motorischen und sprachlichen Behinderungen, die durch Rückenmarksverletzungen, Schlaganfall, ALS usw. verursacht wurden, zu helfen, eine funktionelle Rekonstruktion zu realisieren und ihre Lebensqualität zu verbessern“, stellte Li Yuan, Direktorin für Geschäftsentwicklung von Beijing NeuCyber Neurotechnologie GmbH, vor.

(Inhaltsquellen: Kommission für Wissenschaft und Technologie der Stadt Beijing, Verwaltungsausschuss des Wissenschafts- und Technologieparks Zhongguancun)