Brain Computer Interfaces (BCI)

Gehirn-Computer Schnittstellen (engl. Brain Computer Interfaces, BCIs) übersetzen Gehirnsignale in Steuersignale für technische Geräte. Verschiedene Signale aus dem Elektroencephalogramm (EEG) werden zur BCI Kontrolle verwendet, beispielsweise langsame kortikale Potentiale (LKP), sensomotorische Rhythmen (SMR) and ereigniskorrelierte Potentiale (EKP). 

An der Universität Würzburg wird hauptsächlich an zwei Typen von BCIs geforscht: BCIs basierend auf SMR-Modulation und an BCIs basierend auf EKPs (siehe auch Projekte).

SMR-BCI:

Brain Computer Interfaces, die auf der Modulation sensomotorischer Rhythmen basieren, identifizieren Unterschiede im Aktivierungsmuster des EEGs. Diese Unterschiede werden durch die Vorstellung von Bewegungen ausgelöst, beispielsweise Fuß- oder Handbewegung und ermöglichen in einem klassischen SMR-BCI Paradigma, dass ein Computercursor auf einem Bildschirm gesteuert werden kann. Hierzu müssen sich die Probanden entweder eine Hand- oder eine Fußbewegung vorstellen. Eine Handbewegungsvorstellung bewegt dann den Cursor nach oben, eine Fußbewegungsvorstellung bewegt den Cursor nach unten. Somint basiert die Cursorkontrolle auf einer Balance zwischen Fuß- und Handbewegungsvorstellung.

P300-BCI:

Eine andere Art von BCI - das P300-BCI - basiert auf ereigniskorrelierten Potentialen. Es wird hauptsächlich zu Kommunikationszwecken verwendet. Hierbei wird den Probanden eine Tabelle mit Buchstaben und Zahlen gezeigt. Buchstabiert wird, indem sie auf den gewünschten Buchstaben/ die gewünschte Zahl fokusieren. Die Spalten und Zeilen der Tabelle leuchten hintereinander auf. Das Aufleuchten eines Buchstabens/ einer Zahl, die gerade betrachtet wird, löst im EEG der Probanden einen positiven Ausschlag - die sog. P300 - aus. Indem das BCI-System diese P300 detektiert kann es Rückschlüsse ziehen welchen Buchstaben/ welche Zahl aus der Tabelle ausgewählt werden soll. Einige wissenschaftliche Studien konnten belegen, dass Patienten mit beeinträchtigter Muskelkontrolle (beispielsweise Patienten mit Amyotropher Lateral Sklerose) ein solches BCI zur computergestützten Kommunikation verwenden können.