Die Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie gilt derzeit als eines der heißesten Grenzgebiete. Neuralink, ein vom amerikanischen Milliardär Elon Musk gegründetes Unternehmen, hat viele ähnliche Operationen erfolgreich durchgeführt. CNN stellte am 20. fest, dass China derzeit in diesem Bereich aufholt und „sich dem globalen fortgeschrittenen Niveau nähert und in der Komplexität mit den Vereinigten Staaten und dem Vereinigten Königreich vergleichbar ist“.
Der vom Beijing Institute of Brain Science and Brain Creation entwickelte Gehirn-Computer-Schnittstellenchip „Beinao-1“ (links) und ein schematisches Modell seiner Auswirkungen nach der Implantation (rechts). (Quelle: CNN)
Helfen Sie Patienten, ihre Kommunikationsfähigkeiten wieder aufzubauen
Bei der sogenannten Brain-Computer-Interface-Technologie geht es darum, hochwertige EEG-Signale vom Gehirn zu sammeln, sie dann zu verarbeiten, zu dekodieren und zur Bedienung anderer Geräte auszugeben. CNN sagte, dass der vom Beijing Institute of Brain Science and Brain Art entwickelte drahtlose Gehirn-Computer-Schnittstellenchip in klinischen Studien in die Gehirne von fünf Patienten implantiert wurde. Ein „Global Times“-Reporter erfuhr in einem früheren Interview, dass Gehirn-Computer-Schnittstellen hauptsächlich in drei technische Wege unterteilt werden, die auf unterschiedlichen Arten des Empfangens von Gehirnwellen basieren: den nicht-invasiven (nicht-invasiven) Modus, der keinen chirurgischen Eingriff erfordert und lediglich Elektroden an der Kopfhaut anbringt, um Gehirnwellen zu sammeln; der semi-invasive Modus, bei dem die Elektroden operativ an der Großhirnrinde befestigt, aber nicht in das Hirngewebe eingeführt werden; und der invasive Modus, bei dem Mikronadeln oder Mikrodrähte verwendet werden, um die Elektroden direkt in das Gehirngewebe einzuführen. Theoretisch gilt: Je näher die Sammelelektrode am Gehirngewebe liegt, desto besser ist die Qualität der gesammelten Gehirnwellensignale, aber desto größer ist auch das Risiko einer Operation.
Der vom Beijing Institute of Brain Science and Brain Integration entwickelte Chip namens „Beinao No. 1“ hat nur die Größe einer Münze und ist halbinvasiv. CNN zitierte Maximilian Risenhuber, Professor für Neurowissenschaften an der Georgetown University in den Vereinigten Staaten, mit dem Kommentar, dass die meisten amerikanischen Unternehmen invasive Technologie verwenden, um Chips in die Hirnhäute zu implantieren, um Signale besser zu erfassen, aber eine Operation mit höherem Risiko erfordern. „Beinao-1“ kann außerhalb der Hirnhäute genügend Informationen erhalten, um bestimmte Wörter zu entschlüsseln. Berichten zufolge nutzte eine 67-jährige Patientin, die sich einer Operation unterzog, an Amyotropher Lateralsklerose litt und nicht sprechen konnte, diese Technologie, um den Gedanken „Ich möchte essen“ in Form chinesischer Schriftzeichen auf dem Computerbildschirm darzustellen. „Die Patienten sagen, dass es sich großartig anfühlt, als ob sie die Kontrolle über ihre Muskeln erlangen oder wiedererlangen könnten“, sagte Luo Minmin, Direktor des Beijing Institute of Brain Science and Brain Integration und leitender Wissenschaftler der Studie.
Laut der offiziellen Website des Beijing Institute of Brain Science and Brain Creation hat „Beinao-1“ von Februar bis März 2025 die weltweit erste Charge flexibler, halbinvasiver, drahtloser, vollständig implantierbarer Gehirn-Computer-Systeme mit hohem Durchsatz fertiggestellt. Die Patienten erholten sich nach der Operation gut und die Anzahl der wirksamen Kanäle des Geräts erreichte mehr als 98 %. Mithilfe des intelligenten Gehirn-Computer-Systems „Beinao-1“ können gelähmte Patienten aus der Ferne Computer und Roboterarme steuern und sogar Muskelstimulationsgeräte steuern, um die schrittweise Wiederherstellung der motorischen Funktionen ihrer eigenen Gliedmaßen zu fördern. Gleichzeitig ist „Beinao-1“ das erste drahtlose, vollständig implantierte Gehirn-Computer-System der Welt, das eine Sprachdekodierung für Aphasiker ermöglicht, was den Patienten dabei helfen kann, ihre Kommunikationsfähigkeit wieder aufzubauen.
China fördert gleichzeitig mehrere Technologien
Berichten zufolge entwickelt das Beijing Institute of Brain Science and Brain Imaging neben dem halbinvasiven „Beinao-1“ auch das invasive „Beinao-2“. Die kabelgebundene 1024-Kanal-Version des intelligenten Gehirn-Computer-Systems „Beinao-2“ wird im Jahr 2024 die erste weltweit sein, die Affen erkennt, die sich bewegende Ziele mit ihren Gedanken abfangen.
Im Januar dieses Jahres führten das chinesische Gehirn-Computer-Schnittstellenunternehmen Brain Tiger Technology, das Neurochirurgieteam des der Fudan-Universität angegliederten Huashan-Krankenhauses und das Tianqiao Brain Science Research Institute klinische Studien zur hochpräzisen Echtzeit-Bewegungsdekodierung und Sprachdekodierung mithilfe heimischer, ursprünglicher, invasiver, flexibler Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie durch und erzielten erhebliche Fortschritte. Ein hirnverletzter Patient dachte sich die Worte „Frohes Neues Jahr 2025“ aus. Nach der Dekodierung sendete der Computer Befehle an den Roboterarm, um eine herzförmige Geste auszuführen, und realisierte so den Prozess der Übermittlung von Neujahrsgrüßen durch Gedanken. Berichten zufolge basiert diese Technologie auf der chinesischen Echtzeit-Dekodierung. Das Subjekt realisiert nicht nur erweiterte Funktionen wie die Echtzeit-Synthese von Chinesisch mit Gedanken, das Ansteuern digitaler Avatare und Dialog-KI-Großmodelle, sondern dekodiert auch das menschliche EEG in Sprache und wandelt es dann in Anweisungen zur Steuerung geschickter Hände in Echtzeit um, um eine Mensch-Computer-Interaktion zu erreichen. Diese Errungenschaft gibt Aphasikern nicht nur Hoffnung, ihre Sprachfunktionen neu zu gestalten, sondern eröffnet auch neue Möglichkeiten für die direkte Interaktion zwischen dem menschlichen Gehirn und großen KI-Modellen und sogar für die Kommunikation von Gedanken.
Ende letzten Jahres schloss das von Brighton Medical Technology (Shanghai) Co., Ltd. und dem Team von Professor Hong Bo von der Abteilung für Biomedizintechnik der Tsinghua-Universität gemeinsam entwickelte halbinvasive Gehirn-Computer-Schnittstellengerät die dritte klinische Testimplantation im Land ab und die erste in Shanghai am Huashan Hospital, das der Fudan-Universität angegliedert ist. Berichten zufolge wird das Team im Jahr 2025 eine groß angelegte klinische Studie starten und plant, 30 bis 50 Patienten mit Rückenmarksverletzungen für die Implantation einer Gehirn-Computer-Schnittstelle einzuschließen.
„Man kann Äpfel und Birnen nicht vergleichen“
Laut CNN entstand die Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie erstmals in den 1970er Jahren in den USA. Synchron, ein amerikanisches Unternehmen, übernahm im Juli 2021 die Führung bei der Durchführung von Studien am Menschen und führte mehrere Implantationen über Gehirn-Computer-Schnittstellen durch. Ein neues Gehirn-Computer-Schnittstellensystem, das vom Davis Medical Center der University of California entwickelt wurde, wandelte die EEG-Signale eines ALS-Patienten erfolgreich mit einer Genauigkeit von 97 % in Sprache um. Neuralink, ein weiteres bekanntes Unternehmen für Gehirn-Computer-Schnittstellen, schloss 2024 seinen ersten Versuch am Menschen ab. Der Proband erlangte durch ein Gehirnimplantat die Kontrolle über eine Computermaus. Das Unternehmen kündigte im Juni dieses Jahres an, dass es bereits im nächsten Jahr versuchen werde, Probanden Geräte für „blindes Sehen“ zu implantieren. Berichten zufolge hat Neuralink einen Mikrochip entwickelt, der direkt in die Sehrinde des Gehirns implantiert werden kann. Das Prinzip besteht darin, die Augen und Sehnerven zu umgehen und Reize direkt an den Bereich des Gehirns zu senden, der für die Verarbeitung visueller Signale verantwortlich ist, wodurch das Gehirn „übertäuscht“ wird, um eine visuelle Wahrnehmung zu erzeugen, wodurch Blinden das Sehvermögen wiederhergestellt wird.
Dem Bericht zufolge wird die Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie von amerikanischen Wissenschaftlern angeführt, aber „China holt schnell auf.“ Dem Bericht zufolge begann China erst in den 1990er Jahren, sich mit der Hirnforschung zu befassen, diese entwickelte sich jedoch rasch. Im Jahr 2014 schlugen chinesische Wissenschaftler die Idee vor, ein nationales Projekt zur Hirnforschung zu starten, um mit ähnlichen Bemühungen in den Vereinigten Staaten und Europa gleichzuziehen. Zwei Jahre später wurde die Hirnforschung in Chinas Fünfjahresplan aufgenommen. In einem von amerikanischen Wissenschaftlern im Jahr 2024 veröffentlichten Forschungsbericht über die Entwicklung von Gehirn-Computer-Schnittstellen in China wurde erwähnt, dass die Bemühungen chinesischer Forscher „in ihrer Komplexität mit denen der Vereinigten Staaten und des Vereinigten Königreichs vergleichbar“ seien. „Chinas nicht-invasive Gehirn-Computer-Schnittstellenforschung ist mit der anderer technologisch entwickelter Länder vergleichbar, und es werden Anstrengungen unternommen, um Hindernisse zu überwinden und den Anwendungsbereich zu erweitern“, heißt es in dem Bericht.
Bis März dieses Jahres wurde fünf Patienten der „Beinao No. 1“-Chip implantiert. Die Technologie zeigt „hohe Genauigkeit“ bei der Dekodierung von Signalen aus dem Gehirn von Patienten und deren Umwandlung in Textsprache oder Maschinenbewegungen. CNN sagte, dass das Team von Luo Minmin plant, die Versuche am Menschen im nächsten Jahr zu beschleunigen und die Chips bei 50 bis 100 Patienten zu implantieren. „Wir hoffen, diesen Prozess schneller voranzutreiben. Wenn es sich als sicher und wirksam erweist, kann es weltweit klinisch eingesetzt werden.“ Was die Frage angeht, wer in der Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie zwischen China und den Vereinigten Staaten weiter fortgeschritten ist, glaubt Luo Minmin, dass „Beinao-1“ und Neuralink unterschiedliche technische Wege haben und ein Vergleich wie ein Vergleich von „Äpfeln und Birnen“ ist. „Ich glaube nicht, dass zwischen den beiden Produkten Konkurrenz oder Exklusivität besteht, und wir wissen noch nicht, welche Option den Patienten besser nützt.“