Brain-Computer-Interfaces (BCIs) sollen Menschen mit schweren Lähmungen wieder Kommunikation und digitale Teilhabe ermöglichen. Im Labor funktioniert das inzwischen recht gut. Bislang fehlte aber der Nachweis, dass solche Systeme auch im häuslichen Alltag über lange Zeit zuverlässig laufen, ohne dass Forschende daneben stehen. Eine Studie im Journal „Nature Medicine“ will diesen Beleg nun liefern.

Das Team um Nicholas Card von der University of California, Davis, berichtet darin über einen 45-jährigen Mann mit Amyotropher Lateralsklerose (ALS), der nach Angaben der Autoren ein implantiertes BCI fast zwei Jahre lang nahezu täglich zu Hause genutzt hat. Der Patient ist stark dysarthrisch, kann also kaum noch verständlich sprechen. Vor der Implantation kommunizierte er über einen gyroskopischen Head-Mouse-Aufsatz mit rund 6,3 Wörtern pro Minute. Bereits 2024 hatte dieselbe Arbeitsgruppe im „New England Journal of Medicine“ eine erste Version ihrer Sprachneuroprothese vorgestellt. Die neue Veröffentlichung dokumentiert die Weiterentwicklung zu einem im Alltag einsetzbaren System.

Vier Arrays im Sprachmotorkortex

Im Sommer 2023 setzten die Chirurgen ihm vier Mikroelektroden-Arrays mit insgesamt 256 Kontakten in den linken ventralen präzentralen Gyrus ein, also in die Hirnregion, die Sprechbewegungen steuert. Über perkutane Kabel werden die Signale an ein Computersystem geleitet, das in der Wohnung auf einem fahrbaren Wagen steht. Aus demselben Hirnareal dekodiert das Team drei Modalitäten parallel: einen kontinuierlich laufenden Sprach-zu-Text-Decoder, eine zweidimensionale Cursorsteuerung und diskrete Klick-Gesten. Zwischen Sprach- und Mausmodus schaltet der Patient per Blicksteuerung um.

Bis Tag 281 nach der Implantation musste eine Forschungsassistentin bei jeder Sitzung dabei sein. Dann erlaubte eine Anpassung der Studiengenehmigung, dass auch die Pflegepersonen das System anschließen durften. Der tägliche Aufbau dauere seitdem etwa 20 Minuten, heißt es in der Veröffentlichung. Anschließend könne der Patient das BCI bis zu 19 Stunden am Stück ohne weitere Hilfe nutzen.

Fast zwei Millionen Wörter über 19 Monate

Über den gesamten Studienzeitraum von 653 Tagen nutzte der Patient das BCI an 444 Tagen und summierte dabei über 3.800 Stunden Nutzung; nach Aktivierung des unabhängigen Modus an Tag 281 waren es 364 von 397 möglichen Tagen. Im Schnitt kam er nach Beginn des unabhängigen Modus auf 9,5 Stunden täglich. Der Patient soll in dieser Zeit 183.060 Sätze mit insgesamt 1.960.163 Wörtern kommuniziert haben, bei einer mittleren Dekodierungsrate von 56,1 Wörtern pro Minute.

Die Genauigkeit bewertete der Patient selbst: Etwa 53 Prozent der Sätze waren laut Studie sofort vollständig korrekt, 26 Prozent größtenteils korrekt, knapp 13 Prozent konnte er über eine Korrekturoberfläche nachbessern. In standardisierten Copy-Tasks mit einem 125.000 Wörter umfassenden Vokabular gibt das Team eine Wortgenauigkeit von 99,2 Prozent an. Im Verlauf der Studie wechselte der Patient von vokalisiertem zu lautlosem Sprechen, bei dem er nur noch die Gesichtsmuskeln bewegt. Das war für ihn nach eigener Aussage weniger anstrengend und erhöhte die Geschwindigkeit von rund 30 auf über 50 Wörter pro Minute. Allerdings ging der Wechsel mit einem leichten Genauigkeitsverlust einher: Bei vokalisierter Sprache lag die Wortgenauigkeit im Benchmark bei über 99 Prozent (bei 30,6 Wörtern pro Minute), bei lautlosem Sprechen bei 96,5 Prozent (bei 49,7 Wörtern pro Minute).

Der Sprach-Decoder wandelt neuronale Signale alle 80 Millisekunden in Phonemwahrscheinlichkeiten um, ein Sprachmodell setzt daraus eine Wortfolge zusammen. Anfangs nutzte das Team ein Recurrent Neural Network (RNN), also ein neuronales Netz mit einer Art Kurzzeitgedächtnis, das seinen Zustand von einem Verarbeitungsschritt an den nächsten weitergibt. Solche Modelle eignen sich für sequenzielle Daten wie fortlaufende Hirnsignale.

Ab Tag 600 wechselten die Forschenden auf ein Transformer-Modell, das größere Kontextfenster parallel auswerten kann und laut den Autoren nahezu ohne tägliche Kalibrierung auskommt – optional kann der Patient zu Beginn eines Tages 0 bis 20 Kalibrationssätze sprechen, muss es aber nicht. Der Cursor-Decoder lief zunächst als lineares Modell, ab Tag 654 dann ebenfalls als RNN. Das verkürzte die tägliche Kalibrierzeit von rund 17 auf gut 9 Minuten. Eine eigens entwickelte Software namens BG Home integriert das BCI direkt in den Rechner des Patienten. Damit schreibt er nach eigenen Angaben E-Mails und Textnachrichten, surft im Internet, nimmt an Videokonferenzen teil und arbeitet in seinem Vollzeitjob. Ein Privacy-Modus erlaubt es ihm, das System per Knopfdruck abzuschalten. Eine Text-to-Speech-Komponente, die auf seine Stimme vor der Erkrankung trainiert ist, kann dekodierte Sätze auch akustisch ausgeben.

Stabile Signale über 19 Monate

Eine zweite Frage der Studie betraf die Haltbarkeit der Elektroden. Auch nach 19 Monaten lieferten laut Studie noch über 90 Prozent der Kontakte pro Array verwertbare Spike-Aktivität. Die Forschenden verglichen außerdem die sprachbezogene neuronale Modulation über die Zeit. Selbst bei Aufnahmen, die mehr als 18 Monate auseinanderliegen, blieb die Kosinus-Ähnlichkeit der Aktivierungsmuster über 0,6 – mit Ausnahme des dorsalen 6v-Arrays, das ohnehin kaum sprachbezogene Modulation zeigt und stattdessen stärker für die Cursorsteuerung relevant ist. Das Team wertet das als Hinweis auf stabile neuronale Repräsentationen über den beobachteten Zeitraum.

Alltagsnutzung als Meilenstein

Das Science Media Center (SMC) hat mehrere deutsche BCI-Fachleute um eine Einschätzung gebeten. Surjo R. Soekadar, Leiter der Arbeitsgruppe Klinische Neurotechnologie an der Charité Universitätsmedizin Berlin, sieht in der Arbeit einen wichtigen Schritt in Richtung praktischer Anwendung: „Während viele frühere Arbeiten die Leistungsfähigkeit solcher Systeme vorwiegend unter Laborbedingungen gezeigt haben, dokumentiert diese Studie eine langfristige und weitgehend unabhängige Nutzung im Alltag.“

Auch Thorsten Zander, Professor für Neuroadaptive Mensch-Maschine-Interaktion an der BTU Cottbus-Senftenberg hält den Schritt vom Labor in den Alltag für den eigentlichen Härtetest: „In der BCI-Forschung ist Alltagstauglichkeit der härtere Prüfstein als Spitzenleistung im Experiment. Die harte Währung ist hier nicht nur Wörter pro Minute, sondern Autonomie pro Tag.“ Was das System leistet, sollte aus seiner Sicht nicht überhöht werden: „Das System liest keine Gedanken im freien Sinn. Es rekonstruiert intendierte Sprachbewegungen und motorische Absichten aus Hirnaktivität und macht daraus Text, Stimme oder Computereingaben.“

Auch die Autoren der Studie selbst sehen Einschränkungen. So handele es sich um einen einzelnen Patienten, das System sei kabelgebunden, die perkutane Durchtrittsstelle durch die Haut sei eine mögliche Eintrittspforte für Krankheitserreger. „Zukünftige Systeme müssen unbedingt komplett implantierbar sein.“ Klinisch interessanter als ALS wären laut Jacob häufigere Erkrankungen wie der Schlaganfall.

(vza)

Auf ihrer Frühjahrstagung in Hamburg hat die Justizministerkonferenz Ende vergangener Woche weitreichende Beschlüsse gefasst, um auf aktuelle gesellschaftliche und technologische Bedrohungen zu reagieren. Im Zentrum der Beratungen stand der Schutz kritischer Infrastrukturen vor extremistischen Angriffen. Angesichts einer veränderten Sicherheitslage und konspirativer Vorgehensweisen von Tätern fordern die Minister von Bund und Ländern eine deutliche Verschärfung des Strafrechts sowie erweiterte Befugnisse für die Ermittlungsbehörden.

Die von Bayern, Berlin, Baden-Württemberg und Niedersachsen eingebrachte Initiative nimmt jüngste Sabotageakte in den Fokus. Vorfälle in diesen Ländern wie Anschläge auf Umspannwerke zeigten, wie gravierend die Auswirkungen auf die Energie-, Digital- oder Verkehrs-Infrastruktur sein könnten. Die Konferenz macht sich nun dafür stark, den Strafrahmen für die verfassungsfeindliche Sabotage gemäß Paragraph 88 des Strafgesetzbuches (StGB) von fünf auf zehn Jahre zu verdoppeln. Sie fordert noch schärfere Strafen, wenn Angriffe den Tod von Menschen oder eine Gefährdung einer großen Personenzahl nach sich ziehen.

Um das oft konspirative Vorgehen von Saboteuren frühzeitig aufzudecken, plädieren die Minister bei schweren Taten wie Brandstiftung oder der Störung öffentlicher Betriebe für den Einsatz tiefgreifender Ermittlungsbefugnisse wie der akustischen Wohnraumüberwachung. Solche großen Lauschangriffe dürfen prinzipiell nur unter strengen verfassungsrechtlichen Vorgaben erfolgen. An Bundesjustizministerin Stefanie Hubig (SPD) ging die Bitte, einschlägige Reformen zu prüfen.

Digitale Gewalt und Jugendschutz im Netz

Daneben stand die Sicherheit im digitalen Raum im Fokus der Hamburger Agenda. Ein Beschluss betrifft die zivilrechtliche Verantwortung von Betreibern großer sozialer Netzwerke. Da digitale Gewalt und sexualisierte Deepfakes zum Alltag gehörten, fordern die Minister eine Verschärfung europäischer Regeln. Sie drängen darauf, die Haftungsbefreiung im Digital Services Act (DSA) der EU einzuschränken. Die Betreiber von TikTok, Instagram, Facebook, X & Co. sollen verpflichtet werden, Inhalte eigenverantwortlich auf offenkundige Rechtsverstöße zu prüfen und bei Verletzung von Löschpflichten direkt neben den Tätern zu haften.

Die Konferenz hat sich auch mit dem Schutz von Kindern und Jugendlichen im Internet beschäftigt. Die Justizminister sehen dringenden Prüfbedarf: Sie halten das geltende Strafrecht für unzureichend, um Minderjährige vor gezielter Manipulation zu schützen, die auf Selbsttötung oder erhebliche Selbstverletzung abzielt.

Phänomene, bei denen Täter im digitalen Raum gezielt Vertrauen erschleichen und moralische Hemmschwellen verschieben, lassen sich bisher kaum erfassen. Hubig soll daher die Einführung eines eigenständigen Straftatbestands ausloten, der solches gezieltes Verleiten zur Selbstschädigung umfassend unter Strafe stellt. Sämtliche Beschlüsse haben die Ressortleiter auch zur weiteren Abstimmung an die Konferenzen der Regierungschefs sowie der Digitalminister der Länder übermittelt.

(wpl)

Carl Pei, Mitgründer von OnePlus und Nothing, hat sich auf X zu den steigenden Smartphone-Preisen inmitten der Speicherkrise geäußert. Seinen Aussagen zufolge „war gestern der beste Zeitpunkt, sich ein neues Gerät zuzulegen.

Speicher ist mittlerweile teuerste Komponente

„Der zweitbeste Zeitpunkt ist jetzt“, ergänzt Pei. „In diesem Jahr wird es nicht die gewohnten Rabatte geben.“ Speicher sei mittlerweile die teuerste Komponente in einem Smartphone sei. „Er ist teurer als der Prozessor, teurer als das Display und kann mehr als 50 Prozent der gesamten Hardwarekosten ausmachen.“

Als Rechenbeispiel führt er das Phone (4a) heran. Bei diesem Mittelklasse-Smartphone hätten sich die Speicherkosten zwischen Produktionsreife und Markteinführung verdoppelt – und danach ein weiteres Mal. Die Preise steigen schneller als vorhergesagt, so der Nothing-Chef.

Anfang des Jahres sagte Pei, der KI-Boom habe die Nachfrage grundlegend verändert: Der gleiche Speicher, der in Smartphones verwendet werde, komme nun auch in KI-Rechenzentren zum Einsatz. Damit stünden zum ersten Mal „Smartphones in direktem Wettbewerb mit der KI-Infrastruktur, was zu einem starken Anstieg der Speicherpreise führt“, erklärt Pei weiter.

Pei erwartet, dass die Preise für Smartphones bis ins nächste Jahr hinein weiter steigen: „Seit Februar kommen neue Smartphones auf den Markt, die bis zu 100 Dollar teurer sind als ihre Vorgängermodelle. In Indien haben Smartphones über 30.000 Rupien (circa 270 Euro) Preissprünge von 7000 Rupien (etwa 62 Euro) oder mehr verzeichnet.“

Massive Preiserhöhungen

Nothing ist nur eines der Unternehmen, die in einer schwierigen Phase stecken. Auch große Smartphone-Hersteller wie Apple, Samsung und Xiaomi dürften langfristig Anpassungen vornehmen. Dass sich die Speicherkrise länger hinziehen dürfte, sagte auch Xiaomi-CEO Lei Jun in einem Beitrag, wie das in Beijing verortete Portal Pandaily schreibt: Der Xiaomi-Chef bezeichnete die aktuelle Entwicklung der Speicherpreise als „verrückt“ und warnte davor, dass die Preise in den nächsten zwei Jahren voraussichtlich weiter steigen werden. Auch er riet Verbrauchern, die ein neues Smartphone kaufen wollen, „lieber früher als später zuzuschlagen“.

Ähnlich düster sieht es bei PC-Herstellern und in weiteren Industriezweigen aus: So erhöhte Sony etwa den Preis für Playstation 5 bereits zum dritten Mal, Nintendos Switch 2 kostet bald über 500 Euro und Valve verlangt für das Steam Deck OLED statt 570 fortan 780 Euro. Aufgrund der Krise hat Valve auch noch keine Preise für die Steam Machine und den Steam Frame veröffentlicht, obwohl die Produkte im Laufe des Sommers erscheinen sollen.

(afl)