Was wäre, wenn wir unsere Empfindungen bearbeiten könnten: Bilder in unser Gehirn einfügen, die wir nie gesehen haben, unerwünschte Schmerzen ausschneiden oder nicht vorhandene Düfte riechen? Diese Fragen stellen sich Neurowissenschaftler, die an einer Technologie für Sinnestäuschung arbeiten: Informationen sollen mit Hilfe von Laserlicht direkt ins Gehirn übertragen werden.

Digility 2018

Einem Menschen Sinneseindrücke und Gefühle vorzutäuschen, ist aufwendig. Um beispielsweise einen Geruch zu simulieren, braucht es ein Gemisch aus Stoffen, das dem originalen Duft nahekommt, und ein Gerät, das diese Stoffe im richtigen Moment in der Nähe der Empfänger-Nase zersetzt.

So eine mechanische Geruchstäuschung ist nicht besonders elegant und hat – außerhalb von ganz speziellen Anwendungsszenarien – wohl kaum eine Zukunft. Gleiches gilt im Grunde für alle Simulationen von Berührungen und vergleichbaren Sensationen durch externe Gerätschaften, die man irgendwie am Körper oder in dessen Nähe trägt.

Wirklich authentisch und damit interessant wird die Täuschung all unserer Sinne erst, wenn das vermittelnde Organ aus der Wahrnehmungsgleichung genommen und die Simulationsinformation direkt ins Gehirn gespeist wird. Dann wären virtuelle Erlebnisse möglich, die von der Realität nicht mehr zu unterscheiden sind.

Hirnmanipulation mittels Laserlicht

Neurowissenschaftler der Berkeley Universität stellen jetzt ein an Mäusen erprobtes Verfahren vor, das einen kleinen Schritt hin zur universellen Hirnsprache bedeuten könnte. Dabei setzen die Forscher auf Optogenetik: Genetisch modifizierte Zellen im Gehirn werden mittels Lichtsignalen ferngesteuert.

Neu ist, dass die Wissenschaftler eine sehr präzise Methode zur Lichtsteuerung entwickelten, die es ermöglicht, einzelne Zellen individuell zu aktivieren. Dadurch könnten bei einem realen Ereignis zuvor aufgezeichnete Hirnaktivitäten exakt kopiert und zu einem beliebigen Zeitpunkt ins Gehirn übertragen werden.

Die Forscher nennen das eine “holographische Projektion”: Der Empfänger der kopierten Hirnsignale hätte die gleichen Empfindungen wie beim realen Erlebnis, so die Theorie.

Die lichtsensiblen Zellen können laut den Forschern rund 50 Mal oder mehr pro Sekunde aktiviert werden, was normalen Neuronen-Feuerraten des Gehirns entsprechen soll. Der Laserlicht-Werfer könne zukünftig miniaturisiert werden, sodass er in einen Rucksack passt.

Mäusegehirne sollen auf die holographischen Projektionen nach einer ersten Messung ähnlich reagieren wie auf echte sensorische Reize. Reale Verhaltensänderungen sollen im nächsten Schritt untersucht werden.

Die Sprache des Gehirns lesen und schreiben

“Dies ist der Höhepunkt der Technologien, an denen die Forscher schon seit einiger Zeit arbeiten, die aber nicht zusammengefügt werden konnten”, sagte der am Projekt beteiligte Molekular- und Zellbiologe Alan Mardinly. “Wir haben zahlreiche technische Probleme gleichzeitig gelöst, um alles zusammenzuführen und das Potenzial dieser Technologie endlich zu realisieren.”

Laut Mardinly bietet sie großes Potenzial für neuronale Prothesen, da sie präzise genug sei, um Aktivierungsmuster exakt wiederzugeben. “Wenn man die Sprache des Gehirns lesen und schreiben kann, kann man mit ihm in seiner eigenen Sprache sprechen und es kann die Botschaft viel besser interpretieren.”

Die holographische Projektion, so Mardinly, sei “einer der ersten Schritte auf einem langen Weg hin zu einer Technologie, die ein virtuelles Gehirnimplantat mit zusätzlichen Sinnen oder verbesserten Sinnen sein könnte.”

Die wissenschaftliche Publikation wurde Ende April im Fachjournal “Nature Neuroscience” veröffentlicht.

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