Psychologische Prädiktoren der BCI Steuerung

Psychologische Prädiktoren der BCI Steuerung

Brain-Computer Interfaces (BCI) erlauben Intentionen, die in Hirnsignalen kodiert sind in Steuersignale umzusetzen, und können z.B. zur Kommunikation eines Patienten mit der Außenwelt eingesetzt oder als unabhängiger Kanal der Interaktion von Mensch und Maschine verstanden werden (Kübler et al., 2001; Pfurtscheller et al., 2003; Nijboer et al., 2008).
Zur BCI Steuerung haben sich verschiedene EEG-Signale (EEG = Elektroenzephalogramm) bewährt – dies gilt sowohl für die Anwendung bei Gesunden wie auch bei schwer beeinträchtigten Patienten. Zu diesen Signalen gehören u.a. die langsamen kortikalen Potentiale (Slow cortical potentials, SCP), ereigniskorrelierte Potentiale (z.B. P300) und sensomotorische Rhythmen (SMR; Hinterberger et al., 2004; Kübler et al., 2005; Sellers et al., 2006).

Bisher gibt es kaum Forschung darüber wie die Regulation physiologischer Parameter erlernt wird und welche Einflussfaktoren bedeutend sind. Daum und Kollegen (1993) fanden, dass Gedächtnisspanne (z.B. Zahlenreihen merken) und Aufmerksamkeit mit der Fähigkeit, die Regulation langsamer kortikaler Potentiale zu erlernen, bei einer Gruppe von Epilepsiepatienten korrelierten. Diese Ergebnisse konnten in einer Folgestudie von Holzapfel (1998) mit einer größeren Patientengruppe aber nur teilweise repliziert werden: Gedächtnisspanne (Wortliste), Persönlichkeitsfaktoren sowie der Umgang mit stressreichen Situationen sagten die BCI Lernleistung am besten voraus.
Neumann und Birbaumer (2003) konnten zeigen, dass die Leistung zu Beginn des Trainings die zukünftige BCI Performanz, basierend auf SCP, am besten vorhersagte.
Eine signifikante Korrelation von r = .59 zwischen der Leistung in einem SMR BCI und der Variable "locus of control" im Umgang mit Technik berichten Burde und Blankertz (2006). Probanden, die angaben, sich im Umgang mit technischen Geräten sicher zu fühlen, erreichten höhere Trefferquoten.

Bei gesunden wie kranken BCI-Nutzern kann übereinstimmend beobachtet werden, dass nicht alle Probanden in der Lage sind, signifikante BCI Kontrolle zu erlernen. Auch nach über 30 Jahren BCI Forschung gibt es noch keine befriedigenden Erklärungen für das sog. "BCI-Analphabetismus Phänomen". Die Rate, der Probanden, von denen wir kein klassifizierbares EEG Signal aufzeichnen können, schwankt zwischen 10 und 30 Prozent, abhängig vom Input Signal und dem Gesundheitszustand des Teilnehmers.

Mit dem Ziel etwas Licht ins Dunkel des BCI Analphabetismus zu bringen, untersuchen wir, ob physiologische und oder psychologische Parameter (u.a. Herzratenvariabilität, Aufmerksamkeit, Intelligenz, verbale und nonverbale Lernleistungen, Persönlichkeitsfaktoren, Motivation und Stimmung) die Leistung in einem SMR basierten BCI vorhersagen können.

Dieses Projekt wird von der DFG gefördert (KU1453/3-1).