zum Hauptinhalt
Wird das Hirn zur auslesbaren Festplatte des Menschen?

© Getty Images/iStockphoto

Tagesspiegel Plus

Smartphone im Kopf: Der Chip fürs Gehirn – wie weit wir auf dem Weg zum Cyborg sind

Tesla-Chef Elon Musk will das menschliche Gehirn digital vernetzen. Über eine Idee, die schon zwanzig Jahre alt ist, aber demnächst Realität werden könnte.

Unfassbares zu versprechen und immerhin manches davon einzuhalten, so lässt sich die Methode von Elon Musk kurz und knapp beschreiben. Schon oft wurde der Silicon-Valley-Entrepreneur am Anfang seiner Projekte wie Tesla oder SpaceX für seine ambitionierten Ziele belächelt, um kurze Zeit später seine neuen Wettbewerber alt aussehen zu lassen.

Kurz vor seinem Deutschlandbesuch, der ihn am Dienstag auch nach Berlin führte, sorgte Musk mit seinem jüngsten Start-up Neuralink für Schlagzeilen bei der Präsentation eines Gehirnchips, der mittels eines Roboters in Schweinehirne implantiert worden war.

Wenn es nach Musk geht, sollen schon kurzfristig damit Querschnittsgelähmte mobilisiert werden. Möglich sei aber auch die Behandlung von Depression, Schwerhörigkeit, Alzheimer, Blindheit und der Einsatz in der Schmerztherapie.

Was kann der Neuralink-Chip und was soll er künftig ermöglichen?
Bei der Demonstration mit den Versuchstieren, denen das Gerät mit den Ausmaßen von vier aufeinander liegenden 20-Cent-Münzen ins Gehirn implantiert worden war, zeichnete der Chip bei einem die Empfindungen des Rüssels auf und sendete sie drahtlos per Bluetooth an einen Computer, der die Signale abbildete und Töne abgab. Bei einem weiteren Schwein, das auf einem Laufband lief, konnte eine Software anhand der übermittelten Hirnsignale vorhersagen, welche Gelenk aktiviert werden.

Künftig soll der Chip laut Musk eingesetzt werden können, um Hirnfunktionen, zum Beispiel zur motorischen Steuerung von Gliedmaßen, zu übernehmen. Medizinische Anwendungen seien in vielen weiteren Bereichen angedacht: in der Behandlung von Schmerzen, Sehstörungen und Rückenmarks-Verletzungen oder zur Überwachung, um vor Herzinfarkten oder Schlaganfällen zu warnen.

Technologieunternehmer Elon Musk nach seinem Auftritt bei der Vorstandsklausur der CDU/CSU-Bundestagsfraktion.
Technologieunternehmer Elon Musk nach seinem Auftritt bei der Vorstandsklausur der CDU/CSU-Bundestagsfraktion.

© dpa

„Ich bin sehr beeindruckt, in welch kurzer Zeit es Neuralink als Start-Up geschafft hat auf den Stand der Technik zu kommen“, sagt Thomas Stieglitz, Mitglied des Exzellenzclusters „BrainLinks-BrainTools“ der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Über wenige Features wie Beschleunigungssensoren hinaus biete das Implantat bislang aber keine wesentlichen technischen Neuerungen. Die elektronische Ansteuerung des Hirngewebes über tausend Kontaktpunkte sei beachtlich. „Die Frage ist aber, was das Gerät an Informationen aufnehmen und parallel aufzeichnen kann“, sagt Stieglitz. Erst daran wird ersichtlich, wie genau Hirnareale stimuliert oder ihre Aktivität gemessen werden kann.

Wie funktioniert der Chip?
Der Chip besteht aus einer hermetisch versiegelten Kapsel, die die Elektronik enthält. Wie bei allen Implantaten müssen Materialien eingesetzt werden, die das umliegende Gewebe nicht schädigen, aber auch nicht vom Körper angegriffen werden. Der Austausch mit der Außenwelt, zur Signalübermittlung aber auch zum Aufladen der Batterie, funktioniert drahtlos. Die Verbindung zum Gehirn erfolgt über kunststoff-basierte Elektroden, die dünner sind als ein menschliches Haar und von denen jede mehrere Kontaktpunkte aufweist. Über diese Kontaktstellen können Signale von Nervenzellen aufgenommen oder die Zellen stimuliert werden.

Ich bin sehr beeindruckt, in welch kurzer Zeit es Neuralink als Start-Up geschafft hat auf den Stand der Technik zu kommen

Thomas Stieglitz, Universität Freiburg

Nervenimpulse werden auch sonst zwischen den Zellen mit Spannungsänderungen übertragen. „Daher gibt es auch besondere Möglichkeiten mit dem Organ Gehirn elektrisch zu interagieren“, sagt Pascal Fries, Direktor des Ernst-Strüngmann-Instituts für Neurowissenschaften in Frankfurt am Main. Bei der Behandlung von Krankheiten mit Medikamenten sei man immer darauf angewiesen, dass die Zellen entsprechende Rezeptoren für die Wirkstoffmoleküle tragen. Mit elektrischen Signalen könnte man dagegen räumlich und auch zeitlich gezielter ansetzen.

Stieglitz vergleicht die bislang in der Medizin eingesetzten Implantate mit Mobiltelefonen früher Generationen. Neuralinks Chip verkörpere dagegen erhebliche Fortschritte, zum Beispiel durch den Verzicht auf Kabelverbindungen.

Wie neu ist die eigentliche Technologie?
Nervenzellen, etwa im Gehirn oder im zentralen Nervensystem, tauschen elektrische Signale aus. Die Idee, diese Signale einerseits „auszulesen“, also aufzuzeichnen oder abzuleiten, und andererseits mit künstlichen elektrischen Impulsen zu stimulieren, ist schon sehr alt. Vor über zwanzig Jahren etwa machte der Japaner Isao Shimoyama aus dem Gedanken eine Realität, indem er eine Kakerlake „fernsteuerte“. Der Forscher von der Universität Tokyo hatte an die Nervenbahnen, die in die Antennen des Tiers führen, feine Drähte angeschlossen. Mit leichten Stromstößen täuschte er der Schabe ein Signal vor, woraufhin sich das Tier dem Signal entsprechend dem vermeintlich gemeldeten Hindernis auswich.

Mit diesem Roboter werden die Chips von Neuralink ins Hirn eingesetzt.
Mit diesem Roboter werden die Chips von Neuralink ins Hirn eingesetzt.

© Via REUTERS

Das Besondere an Neuralinks Chip ist, dass nicht nur ein elektrisches Signal von einem oder wenigen vergleichsweise groben Drähten ausgelesen oder gesetzt werden kann, sondern tausend. Das sei aber Stand der Wissenschaft, auch wenn es noch nicht viele Veröffentlichungen über Chips mit so vielen „Informationskanälen“ berichtet hätten, sagt Stieglitz. Entscheidend sei aber nicht die Zahl, sondern was man im Gehirn damit anstellt.

Wo werden Hirn-Computer-Schnittstellen schon heute eingesetzt?
Die „Tiefe Hirnstimulation“ bei Parkinson-Patienten ist die wohl bekannteste Anwendung von Neurochips in der Medizin. Sie funktionieren im Grunde wie Herzschrittmacher, indem sie über feine Drähte jene Region des Gehirns stimulieren, in der die Nerven aufgrund der Erkrankung aus dem Rhythmus geraten sind und so zu der Schüttellähmung führen. Auch bei anderen, neurologisch bedingten Erkrankungen, etwa Tremor oder schweren Depressionen wird die Technik, wenn auch mit unterschiedlichen Erfolgen, eingesetzt – wohl auch, weil etwa bei psychischen Erkrankungen nicht immer klar ist, welche Hirnregionen betroffen sind und von einem Neurochip bearbeitet werden müssten.

„Hirnschrittmacher kamen etwa zur gleichen Zeit auf wie Handys und haben bereits mehr als hunderttausend Patienten geholfen“, sagt Alireza Gharabaghi vom Institut für Neuromodulation und Neurotechnologie der Uniklinik Tübingen. Doch technisch seien sie noch auf dem Stand von vor zwei Jahrzehnten. „Wir brauchen dringend neue Entwicklungen“ und da komme das Engagement von und die öffentliche Aufmerksamkeit für Neuralink gerade recht.

Werden Neurochips irgendwann unsere Gedanken und Gefühle lesen können?
Im Grunde können manche Chips schon jetzt „Gedanken lesen“, denn das sei ein „gradueller Prozess“, sagt der Frankfurter Neurowissenschaftler Fries aus Frankfurt. Schließlich gibt es keine Definition dafür, ab welcher Menge an Nervenimpulsen etwas ein „Gedanke“ ist oder „nur“ ein elektrisches Signal.

So sei es etwa bereits durchaus möglich, wenn man Nervensignale an den richtigen Stellen im Gehirn ableitet, anhand der so gesammelten Daten zu erkennen, ob sich ein Mensch gerade das eine oder das andere Bild von zwei vorher gezeigten vorstellt. „Aber das ist eine relativ einfache Entweder-Oder-Entscheidung“, betont Fries, „was das für Bilder sind, welchen Gedanken der Mensch fasst, lässt sich nicht ableiten.“ Außerdem sei die Trefferquote nicht hundertprozentig, sondern man liege selbst bei so einfachen Entscheidungen bei vielleicht 70 Prozent.

Doch was ist mit Gefühlen, die etwa tief im Gehirn, in der Amygdala, reguliert werden – können auch diese ausgelesen und beeinflusst werden? „Die Technologie, die von Neuralink vorgestellt wird, ist grundsätzlich in der Lage, auch tiefe Hirnbereiche anzusteuern“, sagt Fries. Und auch schon jetzt sei es ja mit der Tiefen Hirnstimulation möglich, die Amygdala anzusteuern, etwa um Patienten mit Depressionen oder Zwangsstörungen zu helfen. „Die Emotionsregulation ist sicherlich ein Zielort künftiger Stimulation.“

Facebookgründer Mark Zuckerberg: Sein Unternehmen forscht an ähnlichen Technologien wie Musks Neuralink.
Facebookgründer Mark Zuckerberg: Sein Unternehmen forscht an ähnlichen Technologien wie Musks Neuralink.

© AFP

Eher unrealistisch schätzt Fries Spekulationen ein, dass Menschen bald nur noch über Chips im Hirn kommunizieren und so das Smartphone ersetzen könnten. „Ich sehe das skeptisch.“ Sicher werde es hier und dort Menschen geben, die sich „irgendwas selbst implantieren, Biohacker etwa“, sagt Stieglitz, etwa um Infrarotstrahlung wahrnehmen zu können, „aber ich glaube nicht, dass das sinnvoll ist.“

Wer forscht noch an solchen Systemen?
Auch Facebook versucht seit längerem, Gedanken der Menschen direkt auszulesen. „Wir arbeiten an einem System, mit dem ihr direkt aus dem Gehirn etwa fünfmal schneller tippen könnt, als heute auf dem Smartphone“, verkündete Mark Zuckerberg bereits 2017. Sein Ziel im „Projekt Steno“ ist es, künftig 100 Wörter pro Minute zu erkennen. Damit soll vor allem die Steuerung von Virtual-Reality-Brillen, wie Facebooks Oculus-System, noch einfacher werden.

Wissenschaftler der University of California San Francisco (UCSF), mit denen Facebook zusammenarbeitet, konnten bei einer Studie mit drei Epilepsiepatienten schon mit einer Genauigkeit von 61 bis 76 Prozent Wörter aus der Gehirnaktivität dekodieren. Dabei mussten sie zu Fragen, beispielsweise „Wie ist es in ihrem Zimmer?“, aus vorgegebenen Antwortmöglichkeiten (Hell, Dunkel, Warm, Kalt, Gut) eine nennen. Allerdings wurden dafür auch Elektroden direkt auf der freiliegenden Oberfläche des Gehirns platziert.

Eines der Schweine aus dem Neuralink-Video,die bei der Präsentation des Gehirnchips gezeigt wurden.
Eines der Schweine aus dem Neuralink-Video,die bei der Präsentation des Gehirnchips gezeigt wurden.

© AFP

Forscher haben auch schon Experimente mit Patienten durchgeführt, bei denen diese ein Nicht-invasives Brain-Computer-Interface (BCI) nutzen, das ist eine Art Kappe mit Elektroden. Mit verschiedenen Ansätzen können sie dabei Buchstaben übermitteln und schaffen zwischen 10 und 30 Buchstaben pro Minute.

„Ich kann mir vorstellen, dass man über ein BCI künftig schneller buchstabieren kann, als man heute tippt“, sagt Klaus-Robert Müller, Ko-Direktor des Berliner Kompetenzzentrums für Künstliche Intelligenz BIFOLD. Er sieht deren Nutzen aber primär im medizinischen Einsatz, beispielsweise bei Locked-In-Patienten, die bei vollem Bewusstsein sind, aber weitgehend gelähmt sind und unfähig zu sprechen.

Welche ethischen Bedenken gibt es?
Projekte wie das von Musk oder Facebook sind hoch umstritten. Mediziner kritisieren, dass Neuralink bisher nur sehr wenig zu den wissenschaftlichen Grundlagen des Projekts publiziert habe. Deshalb sei es auch nicht nachprüfbar, ob Musks Pläne nun ein Marketing-Hype seien.

Außerdem gibt es ethische Bedenken. Das betrifft nicht so sehr den geplanten Einsatz von Gehirnimplantaten an sich. Die gibt es nämlich heute schon, bei Gehörlosen haben sie sich hunderttausendfach bewährt. Neuralink jedoch will mehr, das Unternehmen strebt die Vernetzung von Hirn und Computer an. Musk will mittelfristig die Funktionen des Gehirns mit denen von Technologien Künstlicher Intelligenz zu verschmelzen. Über die dafür notwendige Schnittstelle könnten riesige Mengen an Körperdaten ausgelesen werden.

Auch deshalb ist diese scheinbar so futuristisch anmutende Mensch-Maschine-Schnittstelle so interessant für Unternehmen aus dem Silicon Valley. Konzerne wie Google, Apple oder Amazon machen derzeit gigantische Umsätze damit, menschliches Verhalten kommerziell auszuwerten. Die dazu vorgenommenen Analysen von Suchverläufen oder Shopping-Historien bieten aber nur Annäherungswerte auf künftiges Nutzerverhalten.

Das Wissen darum, wie ein menschliches Gehirn individuell arbeitet, würde viel genauere Prognosen zulassen. Autoren wie die Ökonomin Shoshana Zuboff warnen bereits seit längerer Zeit davor, dass die Macht der Tech-Unternehmen auf diese Weise größer werden könnte als die der Politik.

Zur Startseite

showPaywall:
false
isSubscriber:
true
isPaid:
true
showPaywallPiano:
false