Einfluss von Training auf die Kontrolle einer Gehirn-Computer-Schnittstelle durch Bewegungsvorstellung : eine MEG-Studie

Abstract

Brain-Computer-Interfaces (BCI) bieten der Medizin das Potential, in Zukunft motorisch irreversibel beeinträchtigen Patienten den Alltag zu erleichtern. Ein grundlegendes Problem dabei ist, dass BCIs nicht von allen Menschen zuverlässig angewendet werden können, denn ein beachtlicher Anteil der Probanden in bisherigen EEG-Studien ist nicht in der Lage, ein auf Motor Imagery (MI) basierendes BCI zu steuern. Dieses Phänomen nennt man BCI Illiteracy. In der vorliegenden MEG-basierten BCI-Studie werden die Zugänglichkeit der MEG zum BCI-Training sowie der Effekt eines fünftägigen Trainings auf die Performance eines MI-BCI untersucht. Dafür wurden 17 Probanden über fünf Tage trainiert, ein BCI mittels MI der rechten Hand bzw. des linken Fußes sowie an einem zusätzlichen Tag mittels realer Bewegung (RM) zu steuern. Entgegen der These, die MEG müsse aufgrund der höheren räumlichen Auflösung einen besseren Zugang zur Hirnaktivität bieten, ließ sich im MI-Paradigma ein hoher Anteil von über 35 % an BCI-Illiterates nachweisen. Auch war kein signifikanter genereller Trainingseffekt über den Trainingsverlauf nachzuvollziehen. Statistisch signifikante Unterschiede für den Vergleich von MI/RM der rechten Hand und des linken Fußes fanden sich bei literaten Probanden v. a. im Bereich des µ-Rhythmus (9-14 Hz) und lokalisiert über dem Motorkortex. BCI illiterate Probanden wiesen dagegen stark inkonsistente Aktivierungsmuster auf. Dies zeigt die Wichtigkeit der Modulationsfähigkeit des µ-Rhythmus für die effektive Steuerung eines MI/RM-BCI. Außerdem konnte festgestellt werden, dass die berechneten t-Werte eine Prädiktion darüber erlauben, ob ein Proband BCI illiterat ist (lineare Regression zw. t-Werten Tag1 und Performance Tag5 R = 0,714, p = 0,01).