Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI) ist ein System, das eine direkte Kommunikation zwischen der neuronalen Aktivität des Gehirns und einem externen Gerät ermöglicht, ohne die üblichen neuromuskulären Wege zu nutzen. BCIs übersetzen elektrische Gehirnsignale in Computerbefehle und eröffnen neue Möglichkeiten in Neurotechnologie, Neurowissenschaften, Medizin und Mensch-Maschine-Interaktion. Sie unterscheiden sich von anderen Schnittstellentechnologien durch die direkte Verbindung zur neuronalen Aktivität ohne muskuläre oder periphere Vermittlung.
Anwendungsfälle und Beispiele
BCIs werden in der Medizin eingesetzt, um motorische Funktionen bei Patienten mit Lähmungen oder neurodegenerativen Erkrankungen wiederherzustellen (z. B. Steuerung von Roboterprothesen oder Computer-Cursorn). Sie werden auch für unterstützte Kommunikation bei Locked-in-Syndrom, Neurorehabilitation und zur Steuerung von Exoskeletten erforscht. Außerhalb der Medizin finden sie Anwendung in Videospielen, virtueller Realität, immersiven Umgebungen und zur Steuerung vernetzter Geräte.
Wichtige Softwaretools, Bibliotheken und Frameworks
Für die Entwicklung von BCIs stehen zahlreiche Open-Source- und kommerzielle Tools und Frameworks zur Verfügung, etwa OpenBCI, BCI2000, OpenViBE und LabStreamingLayer. Für die Analyse von EEG-Signalen werden Bibliotheken wie MNE-Python, EEGLAB (MATLAB) oder FieldTrip häufig genutzt. Kommerzielle Lösungen wie g.tec, Emotiv oder NeuroPype bieten integrierte Plattformen für Forschung oder klinische Anwendungen.
Neueste Entwicklungen, Evolutionen und Trends
Aktuelle Fortschritte betreffen die Verbesserung der räumlichen und zeitlichen Auflösung der erfassten Signale, die Integration von Künstlicher Intelligenz zur besseren Interpretation der Nutzerintentionen sowie die Miniaturisierung und Tragbarkeit der Geräte. Trends sind leistungsfähigere nicht-invasive BCIs, der Ausbau langfristiger Implantatlösungen (z. B. Neuralink) und Anwendungen in kognitiver Erweiterung und Multi-User-Interaktion. Herausforderungen bestehen weiterhin in Ethik, Datensicherheit und gesellschaftlicher Akzeptanz.