Einführung in die Quantensensoren
Gedanken lesen, das klingt nach Science Fiction. Doch neue Quantensensoren messen die Magnetfelder des Gehirns so präzise wie nie zuvor. Und das könnte vielen Menschen helfen, wirft aber auch ethische Fragen auf. Unser Thema heute im Spektrum Podcast. Mein Name ist Max Zimmer. Schön, dass ihr dabei seid. Spektrum der Wissenschaft, der Podcast von detektor.fm.
Gedankenlesen in der Forschung
Gedanken lesen, das kennt man so vor allem aus Science Fiction Filmen, wie jetzt Minority Report oder so. Denke ich zum Beispiel gerade dran. Aber tatsächlich gibt es an der Grenze zwischen Fiktion und Wirklichkeit tatsächlich Forschung, die heutzutage schon genau daran arbeitet, am Gedankenlesen. An der Berliner Charité arbeiten Forschende an einer neuen Generation von Schnittstellen zwischen Gehirn und Computer. Und ihr Werkzeug sind dabei Quantensensoren, also hochpräzise Messsysteme.
Und mit denen kann man die winzigen Magnetfelder erfassen, die bei der Aktivität unserer Nervenzellen entstehen. Die Technologie verspricht einiges. Sie könnte zum Beispiel helfen, Hirnprozesse genauer zu verstehen als je zuvor. Denkbar wäre zum Beispiel, Roboterhände allein durch Gedanken zu steuern, Hirnerkrankungen früher zu erkennen oder sogar gestörte Gehirnrhythmen gezielt zu korrigieren.
Und die Hoffnung dahinter ist klar: Vielleicht kann man irgendwann Menschen mit zum Beispiel neurologischen Erkrankungen oder Lähmungen neue Möglichkeiten der Kommunikation und Bewegung eröffnen. Gleichzeitig stellt uns solche Forschung aber natürlich auch vor grundlegende Fragen. Was bedeutet es denn, wenn Maschinen irgendwann tatsächlich Gedanken lesen können? Wem gehören die Daten aus unserem Gehirn? Und wie verhindern wir Missbrauch? All das will ich heute besprechen, und zwar mit Katharina Menne. Die ist Redakteurin bei Spektrum der Wissenschaft und heute mein Gast hier im Podcast.
Quantensensoren erklärt
Hallo Katharina. Hallo Max. Ja, Katharina, wir haben hier im Podcast auch schon öfter über Quantensensoren gesprochen. Vielleicht kannst du nochmal kurz wiederholen, was genau ist das und warum gelten die als so revolutionär? Ja, stimmt. Irgendwie sind die Quantensensoren wohl zu meinem kleinen Steckenpferd geworden. Ist aber auch echt eine beeindruckende und lange etwas übersehene Technologie.
Irgendwie reden immer alle nur über Quantencomputing, dabei sind die Quantensensoren ja aus meiner Sicht zumindest schon viel weiter auf dem Weg zur Anwendungsreife. Und nicht nur aus meiner Sicht, das sagen auch die ganzen Experten, mit denen ich da so spreche. Und genau, du hast gefragt, was ist das eigentlich? Also Quantensensoren sind hochpräzise Messinstrumente, die die Prinzipien der Quantenphysik ausnutzen.
Und sie bestehen aus sehr kleinen Messfühlern. Also das sind mindestens zwei klar voneinander unterscheidbare Quantenzustände, die sie einnehmen können. Zum Beispiel in Frage kommen einzelne Atome oder Lichtteilchen, sogenannte Photonen, oder auch spezielle Defekte in Diamanten. Und die reagieren bereits auf kleinste Veränderungen von Magnetfeldern, Temperatur oder auch Schwerkraft.
Das Praktische ist, die meisten dieser Systeme können auch als Recheneinheiten in Quantencomputern verwendet werden. Also da gibt es auf jeden Fall eine große Schnittmenge. Daher profitieren beide Forschungsbereiche voneinander. Aber und das ist das Coole: Für die Sensorik braucht man bei weitem nicht so viele davon. Also für so einen universellen Quantencomputer heißt es ja, immer, man braucht tausende oder sogar hunderttausende Qubits. Das sind diese Recheneinheiten.
Aber für die Sensorik reicht im Prinzip ein einziges. Also ein einziges Qubit kann schon super präzise Messungen machen. Und was im Quantencomputer stört, nämlich die Anfälligkeit dieser Qubits gegenüber äußeren Einflüssen, das ist hier bei den Quantensensoren der entscheidende Vorteil.
Die Abschirmkammer
Und jetzt hast du eine kleine Reise gemacht, Katharina. Und am Ende stand eine große weiße Kiste. Die spielt eine wichtige Rolle auch in dem Artikel, den du für Spektrum geschrieben hast. Dazu die steht in Berlin, diese große weiße Kiste. Was hat es denn damit auf sich? Ja, die weite Reise, genau, war von Heidelberg nach Berlin. Aber es war mal schön, mal wieder in der Hauptstadt vorbeizugucken, an der Charité. So oft ist man da ja auch nicht.
Und das ist ja, wenn man so will, das größte Krankenhaus. Ich weiß gar nicht, ob auch in Europa, aber zumindest mal in Deutschland. Und die machen spannende Forschung. Und genau diese weiße Kiste, die spielt in meinem Text eine große Rolle. Damit steige ich auch ein. Und das war wirklich beeindruckend. Und das ist eine sogenannte Abschirmkammer.
Und der Clou ist: Ohne die Kiste sind die Messungen mit den Quantensensoren, zumindest bislang, da kommen wir vielleicht gleich noch zu, nahezu unbrauchbar. Also die Magnetfelder des Gehirns, die sind so schwach, so klein, dass sie von allen möglichen anderen elektromagnetischen Signalen in der Umgebung überlagert werden. Also letztlich erzeugt jedes stromdurchflossene Kabel ein stärkeres Magnetfeld. Und dann gibt es ja auch noch das Erdmagnetfeld.
Und um dir mal so eine Größenordnung zu geben: Die Stärke des Gehirnmagnetfelds liegt so im Bereich von 10 bis 100 Femto Tesla, also 10 hoch minus 15. Das Erdmagnetfeld ist rund eine Milliarde Mal stärker. Also das wäre jetzt in etwa so, vielleicht als Beispiel, als würden wir beide an einer sechsspurigen Autobahn stehen und ich würde dir was zuflüstern. Also du hättest vermutlich keine Chance, mich zu verstehen, egal wie sehr du dich anstrengst.
Also diese weiße Kiste ist jetzt also so ein Raum im Raum, der von speziellen Metalllegierungen umgeben ist, um diese störenden äußeren Magnetfelder abzuschirmen und quasi dem Flüstern des Gehirns zuzuhören. Und hinter all dem steht ein Forscher mit einer großen Vision. Suryo Sökardar heißt der Mann. Der ist Ende 40, einer der prägendsten Köpfe in der deutschen Hirnforscher-Szene, könnte man sagen, und Deutschlands erster Professor für klinische Neurotechnologie.
Suryo Sökardars Vision
Was hat der sich denn vorgenommen, der Herr Sökardar? Genau, Suryo Sökardar, den habe ich da getroffen, und der möchte Hirnaktivitäten in Echtzeit auslesen und damit dann neuartige Schnittstellen zwischen Gehirn und Maschine entwickeln. Und was ich daran jetzt so cool und so mega überzeugend fand, dass er damit ja wirklich Menschen helfen will. Du sagtest das eingangs, also er möchte Verstummten eine Stimme geben, Gelähmten ihre Mobilität zurück und Depressiven zum Beispiel mehr Lebensfreude.
Aber noch ganz viele andere Erkrankungen, die irgendwie mit dem Nervensystem zu tun haben, können möglicherweise davon profitieren, von diesen Quantensensoren und dem was er damit macht. Und naja, im ersten Moment könnte man sich jetzt fragen, was hat das denn jetzt alles irgendwie gemeinsam? Aber genau es geht um neurologische oder neuropsychiatrische Erkrankungen.
Und Sökardar ist Arzt. Also er ist genauer gesagt Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie. Er ist weder Physiker noch Neurowissenschaftler im eigentlichen Sinn. Und das heißt, sein Antrieb ist es vor allem, Menschen mit diesen Einschränkungen dabei zu helfen, wieder ein normales Leben führen zu können. Also da steckt einfach ganz viel so dieser Arzt und der medizinische Blick da drin.
Dazu gehört dann zum Beispiel, dass gelähmte Menschen mit Robothänden wieder nach Dingen greifen können. Und zwei Aspekte sind daran, finde ich, besonders cool. Also zum einen, dass sie diese Hände wirklich mit ihren Gedanken steuern können. Wenn sie daran denken, dass sich die Hand öffnen oder schließen soll, dann tut sie das auch, weil die Steuerung sozusagen die Hirnsignale versteht.
Und 2016 hat Sökardar das mit einem Mann demonstriert, der auf diese Weise zum ersten Mal nach vielen, vielen Jahren wieder selbstständig Kartoffelchips essen konnte. Also er hat sozusagen sich diese Chips mit der Roboterhand in den Mund gesteckt. Und das war für ihn ein unfassbar erhebendes Gefühl. Diese ersten Versuche damals waren aber noch ohne Quantensensoren und zwar nur mit herkömmlichen Elektroden, also der sogenannten EEG, Elektroenzephalographie.
Das sind so Sensorkappen, wo dann diese ganzen Elektroden drauf sitzen. Ganz viele Kabel kommen da raus. Also du hast, glaube ich, ein Bild vor Augen. Und damit ist es aber zum Beispiel nicht möglich, einzelne Finger anzusteuern. Also man kann wirklich nur daran denken, Hand auf Hand, zu mehr geht nicht. Und es liegt daran, dass die elektrischen Signale des Gehirns von der Schädeldecke halt extrem gedämpft werden.
Also da kannst du nicht so genau hingucken, wo kommt das jetzt her und woran hat der jetzt ganz genau gedacht. Und da sollen jetzt Quantensensoren der entscheidende Gamechanger sein. Und ich habe gesagt, zwei Aspekte sind spannend oder cool. Und das andere ist nämlich, und das fand ich mega faszinierend, dass diese Roboterhände auch die alten Nervenbahnen stimulieren, wenn die noch vorhanden sind.
Und deswegen konnten manche der Probanden nach einem Monat Training mit dem Exoskelett, also dieser Roboterhand, ihre Hand tatsächlich wieder selbstständig bewegen. Und Sökardar hofft deshalb darauf, dass Quantensensoren das Zusammenspiel von Auslesen der Signale, Rückmeldung und Training noch weiter verbessern, weil sie die Hirnaktivität eben so viel präziser und stabiler erfassen, als es mit EEG möglich ist.
Fortschritte in der Forschung
Das ist ja schon mal richtig, richtig cool. Und das mit den Kartoffelchips war 2016, hast du gesagt, also jetzt zehn Jahre vergangen. Da ist natürlich auch in der Forschung wahrscheinlich viel passiert. Und wir haben ja eingangs über das große Schlagwort Gedankenlesen gesprochen. Können denn, Katharina, Forscher mit solchen Technologien wirklich Gedanken lesen? Das ist natürlich ein bisschen catchy, gebe ich zu.
Also es kommt ein bisschen darauf an, was man genau unter Gedanken versteht. Lass uns doch mal ein kleines Experiment machen. Denk du mal an eine Lampe und ich denke auch an eine Lampe. Wie sieht deine aus? Wie diese Standardlampe von so einem schwedischen Möbelhersteller? Die hat so eine Pappdings drumherum. Also es ist quasi so ein einfach sehr einfacher Lampenstiel, würde ich das mal nennen, mit so zwei Birnen dran.
Und dann ist da so eine Pappmaché oder was das ist Wand drumherum. Aber du hast an eine Stehlampe gedacht? Ja, guck mal, spannend. Ich habe überhaupt nicht an eine Stehlampe gedacht. Ich habe an eine Deckenlampe gedacht. Und jetzt kann man natürlich auch sagen, von so einem schwedischen Möbelhersteller. Nee, meine war jetzt irgendwie einfach so eine Standardlampe, die so über dem Wohnzimmertisch hängt.
Ja, und jetzt siehst du, ja schon, meine ist ganz anders. Also der Begriff Gedankenlesen, was ist eigentlich ein Gedanke? Der ist ja super schwammig. Und das, was die Forscher da tun, das lässt sich viel besser so beschreiben. Also sie versuchen, anhand der Aktivität des Nervensystems zu verstehen, was das Gehirn tut. Und dann können sie mit so einer gewissen Wahrscheinlichkeit, wenn sie diese Signale auslesen, darauf schließen, woran der Proband gerade gedacht hat.
Also jetzt mal so ganz grob. Okay, kann irgendwie was mit einer Lampe zu tun gehabt haben. Aber in Kombination mit künstlicher Intelligenz, die diese Aktivitätsmuster erkennt, kann das ein sehr, sehr mächtiges Werkzeug sein. Und da ist man wirklich schon relativ weit. Es ist schon beeindruckend, dass du da wirklich, wenn du einmal so eine KI trainiert hast, dann wiederum auslesen kannst, wenn du wieder ein Muster siehst, dass es das und das gewesen sein muss.
Und Söka da sagt auch, dass sich die individuellen Aktivitätsmuster bereits sehr gut auswerten lassen. Also deine Muster sind zum Beispiel auch anders als meine. Das ist auch wichtig. Also dass es da jetzt nicht drum gehen kann, wenn jetzt eine KI mit meinen Aktivitätsmustern trainiert wurde, dass sie dann auch auf deine Aktivitätsmuster passt.
Aber man ist eben noch sehr weit davon entfernt, herauszufinden, an wen oder an was jemand gerade konkret denkt. Einfacher ist es zum Beispiel, Wortbilder auszulesen. Also wenn du jetzt nicht an eine Lampe denkst, die jetzt wie eine Lampe aussieht, sondern wenn du an L A M P E denkst, also an die einzelnen Buchstaben oder dir das Wort als Ganzes vorstellst. Das ist spannend für Sprachneuroprothesen, die Menschen quasi eine Stimme zurückgeben. Und das funktioniert in der Tat schon ziemlich gut.
Vergleich mit Neuralink
Wow, also wirklich sehr, sehr relevante Forschung auch an der Stelle. Einige Leute, ich habe auch in der Vorrecherche so ein bisschen mich an Elon Musk erinnert gefühlt und Neuralink, seine Firma, wo er ja auch viel Werbung für macht. Wo liegt denn da der Unterschied zu der Forschung, die du gerade beschreibst, an der Charité? Es gibt einen sehr gravierenden, sehr großen Unterschied.
Und zwar sind die Neuroprothesen von Elon Musk invasiv. Also das heißt, da muss wirklich der Kopf geöffnet werden, weil das sind richtige Implantate, die in das Gehirn, an das Gehirn, an die Hirnrinde quasi rein operiert werden, um dann die Signale mit feinen Elektroden direkt an den Nervenzellen abzugreifen. Das ist natürlich sehr präzise, aber ein solcher Eingriff ist, man hört es ja schon raus, jetzt nicht ohne Risiko.
Und so, jetzt circa, da gibt es zum Beispiel zu bedenken, dass nicht nur bei der Operation selbst was schiefgehen kann. Klar, immer Operationsrisiko. Und dann auch noch am Kopf, am Gehirn. Sondern dass ja auch mal ein defektes Implantat darunter sein kann, das dann zum Beispiel ausgetauscht werden muss. Und das ist für Menschen natürlich dann nochmal eine ganz andere Sache, wenn dann irgendwie nicht nur einmal, sondern zweimal der Kopf geöffnet werden muss.
Aber man kann sich vorstellen, wenn man jetzt irgendwie extrem verzweifelt ist oder es natürlich auch, kann man ja jetzt nicht verschweigen, ein unfassbarer Zugewinn an Lebensqualität ist, wenn man erst eben nicht sprechen kann. Also man kennt das vielleicht von Stephen Hawking, dieses ALS, das nimmt einem ja ab irgendeinem Punkt wirklich die Möglichkeit, sich seiner Umgebung mitzuteilen. Und wenn das wieder geht, ist natürlich total krass.
Aber für die breite Patientenversorgung oder für Alltagsanwendungen bei völlig Gesunden brauchen wir natürlich deutlich risikoärmere und nicht invasive Verfahren. Weil wenn es dir ja schon gut geht, warum solltest du dann dieses Risiko eingehen? Das ist natürlich sehr weit davon entfernt, dass es irgendjemand machen würde, denke ich. Wobei, naja, dieses Neuralink-Implantat, das lassen sich ja zur Zeit auch Gesunde, glaube ich, implantieren. I don’t know. Ich würde es nicht machen.
Funktionsweise der Technologie
Verstehe, okay. Also das ist der Unterschied zwischen Neuralink und Herrn Musk. Wie funktioniert denn jetzt das? Lass uns darauf noch ein bisschen weiter eingehen. Wie funktioniert das, was Suryo Sökardar entwickelt? Das funktioniert jetzt ganz grob gesagt so. Also es ist eben nicht invasiv. Das heißt, man guckt sich das auch wie bei diesem EEG, bei diesen Kappen, alles von außen an.
Und wenn jetzt Nervenzellen aktiv sind und feuern, dann fließen elektrische Ströme entlang ihrer Axone und Synapsen. Und diese Ströme, die erzeugen winzige Magnetfelder, von denen ich ja bereits sprach. Also die sind halt 10 mal 10 hoch minus 15, extrem klein. Aber wenn jetzt ein Proband so eine Kappe aufzieht, in der ganz, ganz viele Quantensensoren stecken, also man ist da jetzt schon so bei knapp 100 auf so einer Kappe, dann messen diese Sensoren die Magnetfelder völlig ohne Operation.
Also deswegen nennt Suryo Sökardar diese Technologie auch nicht invasiv. Und die können halt ganz nah am Kopf platziert werden und messen das dann eben einmal komplett drumherum. Und dann kannst du es halt relativ präzise zuordnen. Und jetzt muss ich aber an dieser Stelle einmal dazu sagen, dass ein solches Magnetenzephalogramm, wie man das nennt, oder auch kurz MEG, nicht völlig neu ist.
Also grundsätzlich kann man sagen, dass bereits seit den 1960er Jahren die Magnetfelder des Gehirns gemessen werden können mit sogenannten Squids. Und das ist so ein Akronym, das steht für Superconducting Quantum Interference Devices, also irgendwie supraleitende Quanteninterferenzgeräte. Und das Problem ist dabei aber, dass die nur bei extrem niedrigen Temperaturen, so nah dem absoluten Nullpunkt, funktionieren.
Und das macht ihren Einsatz technisch eben sehr aufwendig und vor allen Dingen auch teuer. Die Geräte sind groß, sperrig und erfordern, dass der Proband wirklich sehr, sehr lange still sitzt. Also man kann sich vorstellen, bei manchen Erkrankungen, aber auch bei Kindern, ist das einfach nicht praktikabel. Und zudem wäre ein möglichst geringer Abstand zwischen den Sensoren und dem Kopf wünschenswert, weil die magnetische Feldstärke mit der Entfernung quadratisch abnimmt.
Also je weiter die vom Kopf entfernt sind, desto schlechter kannst du dieses Signal messen. Und die Kühltechnik von diesen Squids setzt dem halt eine Grenze. Also du kommst einfach nicht näher an den Kopf, damit das halt noch gekühlt werden kann. Und dadurch sinken halt die Empfindlichkeit und auch die räumliche Auflösung.
Neue Technologien
Und neuer und deshalb spannender, und deswegen nimmt das Thema jetzt halt so Fahrt auf, sind zum einen sogenannte optisch gepumpte Magnetometer. Das sind kleine, mit einem bestimmten Gas gefüllte Glaskapseln. Und weil man die nicht kühlen muss, können sie halt ganz, ganz nah am Kopf platziert werden. Also praktisch direkt auf den Haaren. Und die lassen sich außerdem auch in so eine Art Mütze integrieren und passen deshalb zum Beispiel auch auf den Kopf von Kindern oder sogar Babys.
Und du kannst dich dann damit bewegen. Also kommen zwar trotzdem noch Kabel raus, wie bei diesem EEG, aber du bist jetzt nicht irgendwie an so einen Stuhl gefesselt. Aber wir waren ja bei „Wie funktioniert das?“. Und ja, ich habe schon so ein bisschen angedeutet, diese Sensoren, die können das Magnetfeld in allen drei Raumrichtungen erfassen und eben sehr dicht an der Kopfoberfläche messen.
Und damit lässt sich dann auch wieder natürlich mit Hilfe von KI das Signal sehr präzise lokalisieren. Und dann kann man wiederum Muster in den Daten erkennen und die Hirnaktivität sowohl zeitlich, also das geht alles sehr schnell, das ist das Gute, und auch räumlich interpretieren. Also eben nicht nur gucken, okay, wie schnell feuert das oder so, sondern eben auch, wo ist das genau.
Da gibt es so Experimente, wenn man dir jetzt zum Beispiel ein Schachbrettmuster zeigt, wo die Feldfarben variieren. Also das ist immer Wechsel zwischen weiß und schwarz. Und man währenddessen die Aktivität in deinem Gehirn ausliest, dann kann man eine KI trainieren. Und dann dreht man das Ganze um und dann zeigt man dir wieder diese Schachbretter.
Und dann weiß aber zum Beispiel der Experimentleiter nicht, was du jetzt gerade siehst. Aber indem man die Aktivität ausliest, kann man dann darauf schließen, okay, diese Hirnaktivität, das hat die KI ja gelernt, die gehört zu dieser Art von Schachbrettmuster und die andere zu dem anderen. Und schon kann man letztlich auslesen, wenn man so will, was du gerade siehst. Es sind jetzt nicht Gedanken, wir hatten das Thema ja schon, aber man kann eben sehen, okay, du guckst gerade auf dieses oder jenes Schachbrett.
Anwendungsmöglichkeiten
Und jetzt hattest du ja schon ein paar Mal so angeschnitten, wo man das einsetzen könnte. Aber lass uns darauf gesammelt auch nochmal eingehen. Also was erhofft man sich jetzt davon und in welchen Bereichen könnte das was bringen? Ja, das Anwendungsspektrum, das ist enorm breit. Also Epilepsie, Parkinson, das sogenannte Locked-In-Syndrom. Also wenn du dich wirklich überhaupt nicht mehr der Umgebung mitteilen kannst, weil du quasi in deinem Körper eingesperrt bist, aber dein Kopf, deine Gedanken funktionieren eben noch ganz normal.
Depression, Schizophrenie, Sprachstörung. Also eigentlich fast alles, wo irgendwie das Nervensystem beteiligt ist. Und vielleicht hast du auch schon mal was von Neuro-Enhancement gehört. Das ist quasi so eine Art Hirnverbesserung. Ah, guck mal, wahrscheinlich hast du einfach aus dem Wort ganz clever abgeleitet. Ja, das ist ja so ein Begriff aus dem Silicon Valley.
Gemeint ist eben, dass man die vorhandenen geistigen Fähigkeiten gezielt verbessert, modifiziert. Also zum Beispiel die Konzentration zu steigern, den Schlaf zu verbessern, die Stimmung aufzuhällen. So, heute habe ich irgendwie einen Scheißtag, setze ich mir mal irgendwie so was auf und dann geht es mir besser. Und Sökardar findet das grundsätzlich auch reizvoll.
Er spricht aber lieber von Neuro-Augmentation. Also ihm geht es, das sagt er ganz explizit, nicht darum, irgendwie Fähigkeiten über das normale Maß hinaus zu steigern. Also irgendwie deine Konzentration wirklich zu verbessern. Sondern er sagt halt, er möchte das normale Optimum länger erhalten. Also ja, vielleicht ist es auch nur ein bisschen so eine Wortwahl, aber man hört da ja schon raus.
Also das meinte ich auch eingangs mit so gesunden. Man verbessert ein bisschen was, was schon funktioniert. Man hilft jetzt nicht jemandem, der wirklich krasse Einschränkungen hat. Aber es ist ja trotzdem irgendwie spannend, dass das geht. Absolut. Und das klingt auch alles ganz, ganz toll.
Ethische Überlegungen
Wenn wir jetzt aber nochmal an die Science Fiction denken, dann führt das Gedankenlesen da ja häufig auch in so eine Art Dystopie, würde ich jetzt mal sagen. Wie steht es denn um die Gefahren? Also kann man damit nicht, keine Ahnung, zum Beispiel Menschen auch manipulieren? Das habe ich mich natürlich auch direkt gefragt und die Frage gestellt.
Also wenn ich das jetzt alles auslesen kann, kann ich denn dann nicht auch das Ganze umdrehen und dem anderen irgendwie so ein Gehirnmuster, so ein Aktivitätsmuster eingeben? Und dann denkt er halt plötzlich an das, was ich ihm vorgebe. Genau, weil Sökardar hat auch durchaus die Vision, sogenannte bidirektionale Gehirncomputerschnittstellen zu entwickeln.
Also wo man eben nicht nur Signale rausbekommt, sondern eben auch Signale reingeben kann. Und ja, also auslesen, aber auch stimulieren. Und er spricht in dem Zusammenhang von Closed-Loop-Systemen, also ein Kreislauf aus Messen, Interpretieren, Reagieren und wieder von vorn. Aber sowohl er als auch ein anderer Experte, ein externer Experte, den ich da extra angefragt habe und mit dem ich gesprochen habe, die geben Entwarnung.
Also noch und womöglich nie, wobei nie ist immer ein sehr, sehr schwieriges Wort, lassen sich keine Gedanken vorgeben. Um das mal ganz klar zu sagen. Also es lassen sich halt allenfalls so grobe Aktivitätsmuster modulieren, dass man dann irgendwie auf Gehirnströme reagiert, die zum Beispiel gestört sind. Also man kennt das dann von Parkinson oder von Epilepsie oder Schizophrenie.
Das weiß man auch schon, dass da eben so bestimmte neuronale Muster so ein bisschen aus dem Takt geraten. Und man kann die halt mit so einer gezielten Stimulation wieder in Takt bringen. Also man hilft den Menschen wirklich. Und das sagt Sökardar auch. Also es ist halt möglich, Bedingungen zu schaffen, unter denen sich das Gehirn neu organisiert und eben wieder beruhigt.
Aber es ist jetzt nicht möglich, ihm irgendwie fertige Inhalte vorzugeben. Also sowas wie eine Manipulation in Richtung spezifischer Handlung. Also ich sag dir jetzt, wie so eine Marionette, was du zu tun und zu lassen hast oder irgendwie dein Wahl- oder Kaufverhalten gezielt zu beeinflussen. Das ist jetzt auch wirklich in naher Zukunft mit den verfügbaren Methoden nicht zu befürchten.
Aber ich gebe dir recht, die Vorstellung ist schon irgendwie gruselig. Und daher befassen sich weltweit auch wirklich schon diverse Ethikexperten mit dem Thema.
Ausblick auf die Zukunft
Ah ja, sehr gut. Okay, gut, du hast gerade die nahe Zukunft angesprochen. Was wird denn möglich sein in der nahen Zukunft? Also welche Hürden müssen jetzt quasi noch überwunden werden, bevor die schönen Dinge, die sich Herr Sökardar da auch ausgedacht hat, ja irgendwie auch alltagstauglich werden? Ja, also ganz grundsätzlich kann man sagen, funktioniert das ja alles schon.
Also das sieht man auch an der Charité in Berlin sehr eindrucksvoll. Aber auch an der University of Nottingham gibt es eine Arbeitsgruppe, die daran forscht, also an Quantensensoren für die Neurowissenschaften. Also so ganz grundsätzlich muss man da auch nochmal festhalten, Sökardar ist jetzt weltweit nicht der einzige, der so was macht.
Aber der ist da wirklich schon sehr weit und hat da eben seinen Fokus ganz besonders drauf gelegt, auch als Professor für Neurotechnologie ganz explizit. Und der Schwerpunkt von der englischen Forschungsgruppe liegt zum Beispiel auf der Lokalisierung dieser typischen neuronalen Entladungsmuster bei Epilepsie, insbesondere bei betroffenen Kindern.
Und je genauer man das halt lokalisiert, desto präziser kann man da dann halt auch operativ eingreifen. Also das ist wirklich ein sehr, sehr wichtiges Forschungsfeld.
Und es gibt auch schon Etliche wissenschaftliche Arbeiten zeigen, dass die Messung mit den Quantensensoren deutlich genauer ist als mit Elektroden und der Elektroenzephalographie. Das Problem für den flächendeckenden Einsatz ist aktuell noch diese weiße Kiste, von der wir ja schon sprachen. Also, die macht das Ganze zum einen recht teuer und, naja, es ist halt unpraktisch.
Beziehungsweise, du musst halt diese Kiste ja aufsuchen. Also, die Engländer versuchen schon, die Kiste so ein bisschen kleiner und transportabel zu machen, sodass man damit halt zu Leuten auch hinfahren kann. Aber jetzt, ich sagte Raum im Raum, also das baut man dann zum Beispiel in ein Krankenhaus und dann kann man da hinkommen. Aber man würde das jetzt nicht einfach zu Hause haben.
Und naja, es gibt natürlich auch bei der Messung und bei der Interpretation noch diverse größere und kleinere Probleme. Aber das sagten eigentlich alle zuvor, dass die Sensoren erstmal günstiger werden müssen. Also ja, es ist ja so oft irgendwie so ein Henne-Ei-Problem.
Also die Massenproduktion würde die Sensoren günstiger machen, aber erst der flächendeckende Einsatz oder die Nachfrage macht eine Massenproduktion für ein Unternehmen lukrativ. Also das heißt, da muss man noch ein paar Leute überzeugen, dass dann halt auch viele Krankenhäuser sich so ein System anschaffen würden. Und dann werden diese Sensoren auch auf lange Sicht günstiger.
Also, sehr, sehr spannende Forschung, die du dir da angeschaut hast an der Charité.
Fazit und Ausblick
Und vielleicht zum Schluss Katharina, wie ist denn so dein Fazit, auch nach der ganzen Recherche? Wie realistisch ist diese Vision? Also, ich bin sehr optimistisch. Ich fand, dass da vor Ort alles sehr beeindruckend war. Ich habe das selber auch mal so ein bisschen getestet.
Ich habe jetzt nicht diese Roboterhand mit meinen Gedanken gesteuert. Da gibt es aber im Internet auch echt viele Videos, auch von einer Reporterin, die das mal für den WDR, glaube ich, gemacht hat. Die hat das wirklich anprobiert und das ist super cool zu sehen.
Also, das habe ich leider nicht gemacht, aber ich saß auf so einem anderen Gerät, wo einem dann mit so Magnetspulen die an den Kopf gehalten werden. Und das war wirklich, das war auf eine Art gruselig. Das habe ich auch noch nicht erlebt.
Du kennst es vielleicht, wenn man mit so einem Hämmerchen auf dein Knie haut und das zuckt so und schlägt aus. Das kennt man ja. Das ist ja so irgendwie so ein mechanischer Effekt. Also, circa da hat mir wirklich diese Magnetspule so an den Kopf gehalten und dann hat zum Beispiel mein kleiner Finger gezuckt. Wow!
Also, das war total crazy. Du sitzt da und kannst nichts dagegen tun, dass einfach so dein Finger zuckt. Und da merkt man halt einfach, dass man da oben eben bestimmte Nerven stimulieren kann und das dann einen Effekt hat auf deine Extremitäten.
Und naja, also das heißt, man sieht, das funktioniert. Das waren jetzt keine Quantensensoren, das war eine ziemlich klassische Methode, die ja einfach magnetisch stimulierend ist. Aber ich glaube schon, und das merkt man ihm an, er ist sehr, sehr zielstrebig und er wird das auf jeden Fall vorantreiben.
Auswirkungen der Forschung
Und tatsächlich macht seine Forschung ja bereits jetzt einen Unterschied im Leben echter Menschen. Also, ich habe den Mann mit den Kartoffelchips erwähnt, aber das ist nicht der einzige, der schon von den Technologien profitiert hat.
Also mit dieser Gehirnstimulation, mit den Magnetspulen kannst du zum Beispiel auch so depressive Muster durchbrechen und so. Also, er hat da wirklich Menschen, die gezielt auch zu ihm kommen, die einfach keine andere Hoffnung mehr haben, weil sämtliche Antidepressiva nicht mehr wirken.
Und indem man halt dann diese depressiven Muster durchbricht, öffnen sich überhaupt erstmal wieder einer Therapie. Also, weil vorher kannst du die fast nicht mehr ansprechen. Die sind einfach komplett abgemeldet.
Also, da merkt man einfach, dass in dem Leben vieler Menschen schon ein Unterschied macht. Naja, und es ist halt jetzt noch nicht klar, ob und wann die Quantensensoren diese weiße Kiste verlassen können.
Und da gibt es auch verschiedene Ansätze mit anderen Zellen. Ich sagte ja schon, diese Diamantsensoren mit den Defekten, das ist zum Beispiel so eine Technologie, da hofft Zürcher drauf. Und da arbeitet er mit der Uni Stuttgart zusammen dran, dass die vielleicht diese Kiste irgendwann verlassen können, weil die einfach ein bisschen robuster sind gegenüber äußeren Störungen.
Aber das ist wirklich alles, das steckt noch in den Kinderschuhen. Aber wie sagte mir der Forscher aus England im Gespräch? Also, vor zehn Jahren hätte er es auch noch als Science Fiction abgetan.
Da sind wir wieder bei dem Begriff, mit Quantensensoren überhaupt Hirnaktivität sichtbar machen zu können. Also, er sagte mir, so hätte man ihm damals die heutigen Sensorkappen gezeigt und was man damit schon machen kann, dann hätte er denjenigen ausgelacht und es für eine Erfindung aus Star Trek oder so gehalten.
Also, warum sollte man nicht in weiteren zehn Jahren diese nicht invasiven Gehirn-Computer-Schnittstellen realisieren? Ich lasse das mal als offene Frage so stehen.
Ganz, ganz spannende Forschung, wirklich an der Grenze zu Science Fiction, aber es ist schon quasi auf dem Weg in die Realisierung.
Abschluss
Und Katharina Menner hat sich das Ganze angeschaut und uns hier davon berichtet. Vielen, vielen Dank, Katharina! Sehr gerne, immer wieder.
Und das war es für diese Woche bei uns hier im Spektrum-Podcast. Ich danke euch, vielen, vielen Dank fürs Zuhören und den Aufruf: Gerne auch kommende Woche wieder dabei sein.
Dann gibt es, wie immer am Freitag, natürlich eine neue Folge von uns. Und bis dahin gerne den Podcast abonnieren, kommentieren, bewerten und teilen. Das freut und hilft uns sehr. Auch dafür vielen Dank!
Mein Name ist Max Zimmer und ich sage Tschüss und macht’s gut. Spektrum der Wissenschaft, der Podcast von detektor.fm. Spektrum der Wissenschaft, der Podcast von detektor.fm.
Foto: Spektrum der Wissenschaft