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Niels Birbaumer - Der Psychologe für das Hirn

Er zählt zu den führenden Köpfen auf dem Gebiet des Brain-Computer-Interface (BCI). Gehirn und Computer arbeiten bei dieser Methode zusammen. Prof. Dr. Niels Birbaumer erforscht diese Schnittstelle bereits seit vierzig Jahren. Der Leiter des Tübinger Instituts für Medizinische Psychologie und Verhaltensneurobiologie setzt sich für die BCI-Methode ein, die auf menschliche Vorstellungskraft baut und damit Hirnstörungen bekämpft. Für diese Pionierarbeit erhielt der Neurowissenschaftler bereits 1995 den Leibniz-Preis.

Niels Birbaumer forscht auch an Gehirn-Computer-Schnittstellen (Brain-Computer Interfaces, BCI), die es ermöglichen sollen, ohne Nutzung der Gliedmaßen Informationen zwischen dem Gehirn und Maschinen auszutauschen. © privat

Der Leibniz-Preis ist nur einer der vielen Auszeichnungen, die die Wand seines Büros zieren. Eine weitere Urkunde kam dieses Jahr dazu: der Ehrenpreis der Fürst Donnersmarck-Stiftung. Birbaumer erhielt ihn für seine jahrelange Forschung in den kognitiven Neurowissenschaften, der Neurorehabilitation und den Ausbau der internationalen und interdisziplinären Kooperation.

In Wien fing alles an. Hier studierte Birbaumer in den 1960er-Jahren Psychologie. “Hirnforschung gehörte bei diesem Studium automatisch dazu”, erzählt er. Daran hielt der Wissenschaftler fest, als er 1975 nach Tübingen kam. “Wir wollten Lernprozesse im Gehirn in Gang setzen, um dauerhaft seine Plastizität zu beeinflussen.” Ein damals noch neuer Ansatz, denn bislang galt, dass das Belohnungs- und Lernsystem nur durch Pharmaka dauerhaft anspringen - nicht aber mittels Gedanken.

Birbaumer forschte an Patienten, die als aussichtlose Fälle galten. Bei älteren, gelähmten Schlaganfall-Opfern, die seit zehn Jahren bewegungsunfähig waren, brachte das BCI Erfolge. Dazu mussten sich die Gelähmten beispielsweise vorstellen, die Hand zu schließen. “Dieser Gedanke löst elektrische und elektromagnetische Felder aus, die an Zentralbereiche des Großhirns weitergeleitet werden”, sagt Birbaumer. Die Magnetfelder oder elektrischen Spannungen wurden über Elektroden-Kappen, die die Patienten aufhatten, gemessen und auf einen Computer-Monitor übertragen. So konnten die Teilnehmer sehen, welche Gehirnregion aktiviert wurde. War das Hirnfeld “angedacht”, das für die reale Bewegung zuständig ist, erfolgte der zweite Schritt: Die Patienten trugen eine Prothese. Über Kabel wurden die Impulse des Gehirns vom Computer an diese Prothesen weitergeleitet. Die "Handbewegung" wurde von der Prothese ausgeführt. Allein die Vorstellung des Patienten hatte also die Bewegung ermöglicht.

“Über Trainingsprogramme haben wir es dann geschafft, dass die Schlaganfall-Opfer wieder Gewalt über ihre Hände bekamen”, berichtet Birbaumer. Dazu legten die Teilnehmer ihre Hand in Fingerschlaufen, mit denen die Prothesen versehen sind. So waren geführte Bewegungen möglich, die x-fach wiederholt wurden. Bis die Bewegung alleine gelang - und das Belohnungssystem funktionierte. Diese Methode wird Biofeedback oder Neurofeedback genannt. "Bei fast allen Teilnehmern erzielten wir eine Verbesserung”, berichtet Birbaumer. Ermöglicht hatte dies am Beginn dieser Forschung auch der spezielle Mess-Computer, den Birbaumer zusammen mit amerikanischen Kollegen entwickelte: der Magnetoenzephalograph - er ist einzigartig in Europa.

Lernprozesse im Gehirn als Alternative zu Medikamenten

Die Grafik zeigt ein BCI mit Elektroden im Gehirn, welche die Hirnströme an eine Neuroprothese oder das Gehirn selbst zurückleiten. © Birbaumer
“Diese Methode muss zu Hause, im familiären Umfeld praktikabel sein“, gibt Birbaumer zu bedenken. Dabei könnte eine andere Idee des Wissenschaftlers greifen, die jedoch bislang Zukunftsmusik ist. Denkbar wären im Gehirn eingepflanzte Elektroden, die die Gedanken auffangen und an Chips weiterleiten, die in die Fingerkuppen eingearbeitet sind. Vorteil wäre, “dass man ohne Prothesen und Medikamente auskommt. Es wäre nur ein chirurgischer Eingriff nötig.” Seine wichtigste Botschaft lautet: “Krankheiten wie Epilepsie, Alzheimer, Parkinson und Schlaganfall müssen nicht alle mit Medikamenten geheilt werden, sondern durch Lernprozesse im Gehirn.“ Vielen tausenden Menschen, deren Störungen als unheilbar gelten, ist sich Birbaumer sicher, damit helfen zu können. Und das sind nicht nur jene, die mit Altersleiden kämpfen, sondern auch junge Menschen. So nutzte er das BCI bei Kindern mit Aufmerksamkeitsstörungen - ohne dass sie Ritalin-Pillen einnehmen mussten. Gelungen ist dem Neurowissenschaftler ebenso, dass Patienten mit dem sogenannten Locked-in-Syndrom (Eingeschlossensein-Syndrom) wieder kommunizieren konnten. Diese vollkommen bewegungs- und kommunikationsunfähigen, aber geistig wachen Personen lernten, durch ihre Hirnwellen einzelne Buchstaben am Computer auszuwählen. Sogar das Zusammensetzen von Wörtern gelang. “Meine wichtigste Aufgabe werden die Locked-in-Kranken sein”, betont Birbaumer. Dafür setzt er das Preisgeld des BCI Research Awards ein, den die Tübinger Neurowissenschaftler Surjo R. Soekadar und Niels Birbaumer 2012 für ihre Arbeiten zur Rehabilitation chronischer Schlaganfallpatienten erhielten. Der BCI Research Award ist mit 3.000 US-Dollar der höchstdotierte Preis in der BCI-Forschung. Birbaumer finanziert seine zehn Mitarbeiter über Forschungsstipendien und Spenden. Selbst hält sich der 67-Jähre geistig fit, indem er italienische Gedichte übersetzt. Und er sucht Abstand. Denn das akademische Pflaster liegt ihm nicht. Deshalb wählte er als Wohnort das ländliche Mössingen, das ein paar Kilometer von Tübingen entfernt ist. Dort findet Birbaumer, was ihm lieber ist: “Ich unterhalte mich gern mit normalen Leuten.“
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