Geist und Maschine: 3 Trends in der Brain-Computer-Interface-Technologie
„Das menschliche Gehirn hat 100 Milliarden Neuronen, wobei jedes Neuron mit 10.000 anderen Neuronen verbunden ist. Auf Ihren Schultern sitzt das komplizierteste Objekt im bekannten Universum.“ – Michio Kaku
Geist und Maschine: 3 Trends in der Brain-Computer-Interface-Technologie
Stellen Sie sich vor, Sie könnten Ihre Außenwelt allein mit Ihren Gedanken steuern und hätten gleichzeitig Zugriff auf alle Informationen, die derzeit online verfügbar sind – und das alles in Ihrem Kopf. Das klingt vielleicht wie aus einem Science-Fiction-Film, ist aber ein plausibles Zukunftsszenario. Diese Technologie, bekannt als Brain-Computer-Interface (BCI), soll vernetzten Menschen dabei helfen, all das zu erreichen, ohne ihre traditionellen neuromuskulären Bahnen zu nutzen.
In den letzten Jahren ist das Interesse an der BCI-Technologie sprunghaft angestiegen. Heutzutage ist sie eines der heißesten Themen in der globalen Startup-Community. Im letzten Jahr wurden in diesem Bereich Rekordfinanzierungen erzielt, wobei 1,4 Milliarden Dollar in 46 Transaktionen aufgebracht wurden.
In diesem Artikel untersuchen wir, was BCI-Technologie ist und welche Innovationstrends sie vorantreiben.
Was ist die Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie?
Einfach ausgedrückt ist ein BCI eine Brücke zwischen Ihrem Gehirn und einem externen Gerät. Durch den Einsatz mehrerer Sensoren und komplexer Algorithmen wird es immer einfacher, Gehirnsignale zu analysieren und relevante Gehirnmuster zu extrahieren, die dann von einem nicht-invasiven Gerät aufgezeichnet und analysiert werden können. Dies gibt Menschen die Möglichkeit, Maschinen direkt zu steuern, ohne durch die physischen Einschränkungen des Körpers behindert zu sein.
Ursprünglich wurde die BCI-Technologie entwickelt, um gelähmten Menschen zu helfen, Hilfsgeräte mit ihren Gedanken zu steuern. Allerdings werden jeden Tag neue Anwendungsmöglichkeiten entdeckt. Immer mehr Technologie-Startups widmen sich dem Thema Gehirn, mit dem Ziel, das menschliche Gehirn mit einer Computerschnittstelle zu verbinden. Der sprichwörtliche Wettlauf um die Entwicklung kostengünstiger, kleiner und für jedermann zugänglicher BCIs hat begonnen.
Obwohl dies eine spannende Zeit für die BCI-Technologie ist, gibt es auch eine Vielzahl ethischer Überlegungen zu berücksichtigen. Viele Menschen haben Probleme mit der Vorstellung, sich ein permanentes Hirnimplantat einsetzen zu lassen. Glücklicherweise gibt es auch tragbare BCIs auf dem Markt, die keine Operation oder Implantation in das Gehirn erfordern.
Innovationstrends im Bereich der Gehirn-Computer-Schnittstellen
BCIs sind reif für die Forschung – nehmen Sie die obige Mindmap der Branche als Beispiel. Relevante Technologien oder Themen werden in Bezug auf den Reifegrad der akademischen Forschung in diesem spezifischen Bereich dargestellt. Die dunkleren Kreise stehen für einen höheren Forschungsreifegrad (wie Elektroenzephalographie, auch bekannt als EEG, oder künstliche Intelligenz), während die helleren Kreise für neue Technologien oder solche mit weniger akademischer Forschung stehen. Beispielsweise hat „Mind Uploading” derzeit noch keinen akademischen Reifegrad, könnte aber in den kommenden Jahren mit der Weiterentwicklung der Forschung zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Innovationstrend Nr. 1: Die USA und China dominieren die Forschung
Die Forschungsaktivitäten im Bereich BCI sind stark auf die USA und China konzentriert. Insbesondere die Tianjin-Universität und die University of California (UC) in San Francisco sind in diesem Bereich sehr aktiv. Eine erwähnenswerte Veröffentlichung ist das Patent CA2886095A1 „Systems and methods for sensory and cognitive profiling” (Systeme und Methoden zur sensorischen und kognitiven Profilerstellung) der UC San Francisco, dessen Wert auf etwa 2,34 Millionen US-Dollar geschätzt wird. Dieses Patent beansprucht Methoden, Geräte und Systeme zur Erstellung kognitiver und/oder sensorischer Profile sowie zur Verarbeitung physiologischer Daten, um einen Informationssatz zu generieren, der einen oder mehrere quantitative Werte enthält, die mit der ausgewählten Profilkategorie verbunden sind.
Innovationstrend Nr. 2: BCI-Startups mit hohem Wachstum sind auf dem Vormarsch
Da BCI weltweit im Trend liegt, sind viele wachstumsstarke Start-ups entstanden. Dies ist nicht überraschend, da für die BCI-Branche von 2021 bis 2027 ein beträchtliches durchschnittliches jährliches Wachstum (CAGR) von 14,3 % erwartet wird. Das Wachstumspotenzial in der Gesundheitsbranche ist immens, insbesondere im Zusammenhang mit der Behandlung von neurologischen Erkrankungen. Auch die Nachfrage nach BCI-integrierten Videospielgeräten steigt, und die Forschung im Bereich BCI für den Verteidigungssektor nimmt zu. Dies sind weitere wichtige Faktoren, die das Wachstum des globalen Marktes für Gehirn-Computer-Schnittstellen vorantreiben.
Bei der Analyse von Unternehmen, die in den letzten 10 Jahren gegründet wurden, sehen wir oben einige der aktivsten Patentanmelder. Was die Finanzierung angeht, hat Cognixion (ein Computersoftwareunternehmen, das sich auf künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen und Biotechnologie spezialisiert hat) etwa 15 Millionen Dollar aufgebracht, zuletzt vom Amazon Alexa Fund. Die Software von Cognixion verfügt über ein sensorisches Kommunikationssystem, das es Menschen ermöglicht, mithilfe eines BCI zu kommunizieren, das Gehirnströme direkt in Kommunikation übersetzt.
Ein weiteres bemerkenswertes Start-up ist Elon Musks Neuralink, das wahrscheinlich bekannteste Start-up in diesem Bereich. Neuralink arbeitet an der Entwicklung von Gehirn-Maschine-Schnittstellen mit extrem hoher Bandbreite, um Menschen und Computer miteinander zu verbinden und so das bevorstehende Zeitalter der künstlichen Intelligenz (KI) zu überstehen. Musk vergleicht diese Technologie mit einem „Fitbit im Schädel“.
Im Vergleich zu anderen BCI-Unternehmen schneidet Neuralink hervorragend ab und liegt hinsichtlich Innovationsintensität (Gesamtzahl der Patente) und Dynamik (Anzahl der Patente in den letzten drei Jahren) deutlich über dem Branchendurchschnitt. Allerdings liegt Neuralink unter dem Durchschnitt, wenn es um die Originalität der Innovationen (Gesamtzahl der Patentzitate) und die Bewertung der Innovationen (durchschnittliche Patentbewertung) geht. Viele berichten, dass Neuralink zwar über eine solide Technik verfügt, seine Neurowissenschaften jedoch nur mittelmäßig sind.
Unabhängig davon rückte Neuralink die BCI-Branche stark in den Fokus, insbesondere durch die Vorführung des Affen Pager. Pager hatte eine münzgroße Scheibe von Neuralink in seinem Gehirn implantiert bekommen und konnte nach dem Training ein Pong-Spiel spielen, indem er einfach an seine Aktionen dachte.
Wenn ein Affe dies mit einfachem Training schaffen kann, stellen Sie sich vor, was Menschen leisten könnten, wenn unser Gehirn mit Computern verbunden wäre. Was die Anwendung angeht, hofft Neuralink, seine Technologie auf den Markt zu bringen, um Querschnittsgelähmten zu helfen, ihre digitale Freiheit wiederzuerlangen. Langfristig glaubt das Unternehmen, dass sein Chip dazu verwendet werden wird, das menschliche Bewusstsein mit KI zu verschmelzen. Neuralink hat kürzlich 205 Millionen US-Dollar in seiner Serie-C-Finanzierungsrunde eingesammelt, was die Entwicklung seiner aktuellen und zukünftigen Produkte beschleunigen wird. Die Versuche am Menschen sollen noch in diesem Jahr beginnen.
Innovationstrend Nr. 3: Klinische Studien zu BCI
Im Mai 2022 wurde das erste kommerzielle BCI in klinischen Studien am Menschen getestet.
Synchron, ein Unternehmen für endovaskuläre Gehirn-Computer-Schnittstellen, hat seinen ersten Patienten in eine klinische Studie in den USA aufgenommen und damit den Weg für die mögliche behördliche Zulassung seines Implantats für die kommerzielle Anwendung bei Querschnittsgelähmten und Menschen mit Lähmungen geebnet.
„Die Aufnahme des ersten Patienten im Rahmen einer IDE für ein dauerhaft implantiertes BCI ist ein wichtiger Meilenstein für den gesamten Bereich, da wir unsere Lösung für die fünf Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten, die mit Lähmungen leben, weiterentwickeln“, sagte CEO Thomas Oxley in einer Unternehmenserklärung.
Synchron wurde 2016 gegründet und hat seitdem mehrere wichtige Durchbrüche für die BCI-Branche erzielt. Im Jahr 2016 gelang es dem Unternehmen mit seinem Produkt Stentrode, die erste Gehirnaufzeichnung eines vaskulären ECoG aus dem Inneren eines Blutgefäßes eines Schafs zu erstellen. Die Studie wurde später in Nature Biotechnology veröffentlicht. Zwei Jahre später zeigte Synchron, wie eine lokalisierte Hirnstimulation über ein Blutgefäß erreicht werden kann, ohne dass eine offene Gehirnoperation erforderlich ist. Schließlich veranschaulichte das Unternehmen im Jahr 2021, wie zwei Menschen, denen ein Stentrode implantiert worden war, in der Lage waren, externe Geräte zu steuern, um E-Mail-Kommunikation, Textnachrichten sowie Online-Banking allein mit ihren Gedanken zu entwickeln.
Obwohl BCIs noch in den Kinderschuhen stecken und viele Herausforderungen noch zu lösen sind, ist das Potenzial für die menschliche Evolution spannend. Von der Hilfe für Querschnittsgelähmte bis hin zur Verbesserung des Alltagslebens von Menschen auf der ganzen Welt – BCIs werden für viele Menschen sicherlich lebensverändernd sein. Mit zunehmender Berichterstattung über die fünfte industrielle Revolution werden BCIs Teil dieser nächsten bahnbrechenden technologischen Ära sein.
Über den Autor
Kate White ist Customer Advocacy Manager bei PatSnap. Sie verbringt ihre Tage damit, sich über PatSnap-Kunden zu informieren und für sie zu werben, indem sie ihre bahnbrechenden Innovationen hervorhebt. Kate hat einen Bachelor-Abschluss in Medizinwissenschaften und Psychologie von der Western University. In ihrer Freizeit malt sie gerne und ist gerne mit ihrem Siberian Husky draußen unterwegs.
