På afdelingen for maskinel indlæring ved Technische Universität i Berlin har forskerne nu i et stykke tid siddet med hænderne i skødet og spillet flipperspil med badehætte på hovedet. Ikke ved den årlige campus-fest eller til julefrokosten, men i arbejdstiden og i ramme forskningsalvor.

Målet er at undersøge, hvordan man kan få tankeimpulser fra hjernen til at styre en computer, som så igen kan styre en maskine, som f.eks. en flippermaskine. Og baggrunden er naturligvis et ønske om at kunne få proteser og kørestole til at virke og bevæge sig ved blot at tænke på dem på den rigtige måde.

Teknikken er kendt som Brain-Computer-Interfacing (BCI), idet elektroderne i hætten registrerer hjernens elektromagnetiske impulser, der via en pc sendes til en styreenhed på spillemaskinen.

Og det fysiologiske grundlag er, at den blotte tanke om bevægelse fremkalder et sæt ordreimpulser i den del af hjernen, der styrer den pågældende bevægelse.

Et virvar af stemmer

Problemet med hidtidige BCI-controllers har imidlertid været en ret sen og usikker reaktion, der har sløret lidt af fornemmelsen af direkte kontrol. Årsagen hertil er, at andre dele af hjernen også ”snakker” med.

For hjernen er jo ikke kun optaget af at udføre bevægelser, den skal også registrere, tolke, huske og beslutte, og alle de processer, og ikke mindst de impulser de afstedkommer, giver støj.

Udfordringen for softwaren er derfor at filtrere for støj og opfange det rigtige signal, men derudover skal programmet allerførst lære den pågældende hjernes bestemte “stemme” at kende, for alle hjerner har forskellige og individuelle signalmønstre.

Det betyder igen, at brugeren hidtil har skullet bruge lang tid på at lære at samarbejde med computeren.

En væsentlig faktor i udviklingen af det nye BCI-system har derfor været at ”læsse” mest muligt af dette arbejde over på computeren, så brugeren ikke behøver at skulle træne i at tænke på en måde, så softwaren kan afkode det. Og de tyske forskere er nået ganske langt.

Tidligere tog det 300 timers indlæring, før softwaren reagerede tilfredsstillende på en persons hjernesignaler.

I dag behøver nye brugere kun at træne i 20 minutter, og har man brugt BCI før, er træningstiden nul, fastslår projektleder Klaus-Robert Müller, der er professor i computervidenskab og chef for afdelingen for maskinel indlæring på universitetet.

Og resultatet er, at hans forskerhold nu kan spille flipperspil stort set uden nogen fysisk forsinkelse overhovedet. ”Og det er – i al beskedenhed – et enormt fremskridt”, smiler professoren, der nu arbejder på et system, som kan bruges helt uden forudgående træning.

En af de forskere, der virkelig har knoklet med flipperne, er Katja Hansen, der med en gummihætte og 64 elektroder på hovedet har siddet time efter time og forsøgt at påvirke flipperarmene alene ved koncentrationens kraft.

Skyd først, og spørg bagefter

Berlin-universitetets resultater forventes at betyde et vældig skub fremad i bestræbelserne på at lette handicappede i deres hverdag. Således er der nu ligefrem etableret et projekt TOBI (Tools for Brain-Computer Interaction), der med støtte fra EU udvikler tankestyrede robotlemmer og kørestole.

”BCI rummer enorme perspektiver for handicappede”, vurderer Ingeniør Rüdiger Rupp fra TOBI, der er daglig leder af et laboratorium på Orthopädische Universitätsklinik i Heidelberg.

”I første omgang vil vi naturligvis se en række proteser, der fungerer via elektroder på huden, men på længere sigt er det tanken at forbinde proteserne direkte med de involverede muskler og hjernen via indopererede elektroder”, forudser Rüdiger Rupp.

Men professor Klaus-Robert Müller er klar over, at hans forskning også har en skyggeside.

”Det amerikanske militær er ved at udvikle BCI-våbensystemer, der skyder, før soldaten tager den bevidste beslutning. Det er bestemt ikke en udvikling uden problemer”, mener han.

”Der arbejdes også med forskellige former for feedback-teknologi, der sender impulser tilbage til brugerens hjerne med sanseimpulser. På den måde kan lamme personer f.eks. opleve indtryk af, hvad de griber eller berører med deres kunstige arm.

Og det er jo udmærket, men også denne funktion kan misbruges til at give forkerte informationer tilbage. Omvendt vil BCI-teknikken give militæret uanede muligheder og f.eks. sætte en jagerpilot i stand til at styre sin maskine med tankens kraft”, påpeger den tyske forsker.

I den mere kommercielle ende af spektret forestiller Klaus-Robert Müller sig tankestyret teknologi, der skal assistere bilister, og spilindustrien rummer også interessante aspekter.

Klaus-Robert Müller og hans arbejdsgruppe har således for nylig grundlagt firmaet Picoimaging, der bl.a. ligger i forhandlinger med Nintendo om et nyt spillesystem, der skal tankestyres via et pandebånd. Og det er så bare en af styremåderne.

Ved hjælp af en række nyudviklede og avancerede, men relativt billige bio-sensorer er det således muligt at styre forskellige interfaces ved hjælp af ikke bare hjerneimpulser (EEG), men også via hjerteimpulser (ECG), muskelimpulser (EMG) eller med øjenbevægelser (EOG).

Desuden vil spilleren eller brugeren med tiden opnå bedre og bedre kontrol over netop de kropsimpulser, der styrer de forskellige spil eller programmer.

Bruges teknikken ”modsat”, kan man eksempelvis tænke sig programmer, der kan bruges til at optræne en sund hjerterytme eller blive af med ukontrollerede og uønskede muskeltrækninger.