Schnittstelle zum Gehirn

Metamaterial lässt sich per Gedanken steuern

Robert Klatt

Auf den Punkt gebracht
  • Metamaterialien können elektromagnetischer Strahlung wie Mikrowellen unterschiedlich stark streuen oder reflektieren
  • In China wurde nun eine Metaoberfläche entwickelt, deren Struktur per Gedankensteuerung verändert werden kann
  • Eine Person kann so die Richtung und Stärke eines Funkstrahl verändern

In China wurde ein Metamaterial entwickelt, dessen Oberflächenstruktur über eine Gedankensteuerung verändert werden kann.

Xian (China). In den letzten Jahren wurden unterschiedliche Gehirn-Computer-Schnittstellen entwickelt, mit denen eine Gedankensteuerung möglich ist. Diese Systeme lesen die Gehirnwellen mit Elektroden aus und analysieren anschließend deren Bedeutung. Es ist somit möglich einen Rollstuhl per Gedanken zu steuern, über ein Gehirnimplantat zu chatten und sogar das Computerspiel Pong über das Neuralink-Implantat zu spielen.

Wissenschaftler der Universität der Luftwaffe im chinesischen Xian haben im Fachmagazin eLight nun ein Metamaterial vorgestellt, dessen Verhalten sich per Gedankensteuerung kontrollieren lässt. Ein Metamaterial ist eine Oberfläche, deren Struktur die Brechung und Beugung elektromagnetischer Strahlung ermöglicht. Die Metaoberfläche kann somit Mikrowellen unterschiedlich stark streuen oder reflektieren.

Metaoberfläche mit Schnittstelle zum Gehirn

Die steuerbare Metaoberfläche besteht aus einer Struktur aus millimeterfeinen Stäbchen, deren Ausrichtung und Form mit elektrischen Signalen verändert werden kann. Für ihr Experiment programmierten die Forscher ihr anpassbares Metamaterial so, dass es vier Signale in vier unterschiedliche Muster aus Reflektion oder Absorption anzeigt.

Die Gedanken für die Steuerung der dynamischen Oberfläche werden mit einer außen am Kopf liegenden Elektroden abgeleitet. Diese Elektrode kann die elektrische Hirnaktivität auslesen, an die Kontrolleinheit des Metamaterials weiterleiten. Anschließend erkennen Algorithmen anhand der Hirnwellenmuster, wie aufmerksam die Person mit der Elektrode ist. Vorherige Studien konnten bereits zeigen, dass bestimmte Hirnwellenanteile bei einer hohen Aufmerksamkeit zunehmen.

Aufmerksamkeitsniveau erzeugt Muster auf dem Metamaterial

Je nach Aufmerksamkeitsniveau des Benutzers schickte ein Kontrollmodul dann eines der vier Signale an die Metaoberfläche. Diese zeigte daraufhin eines der vorher definierten Muster an. „Die Idee dahinter ist es, die elektromagnetische Reaktion eines Materials direkt durch die Hirnwellen eines Nutzers zu kontrollieren“, erklären die Forscher.

Gedanken kontrollieren elektromagnetischen Eigenschaften

Bei einem anschließenden Praxistest der Gehirn-Material-Schnittstelle positionierten die Forscher eine Testperson mit Elektroden in einem Raum mit Strahlenschutz. Das Metamaterial sowie eine Strahlenquelle mit einem konzentrierten Funkstrahl im Gigahertzbereich befanden sich senkrecht aufgestellt auf einem Tisch. Die Forscher konnten so ermitteln, in welche Richtung und wie stark die Metaoberfläche die Strahlung reflektiert.

Auch dieses Experiment verlief erfolgreich. Wenn der Proband sich stark auf eine Sache konzentrierte, änderte sich das Brechungsmuster der Metaoberfläche. Die dabei gemessenen Reflexionsmuster waren identisch mit der Simulation aus dem Modell. Es ist somit gelungen, die elektromagnetischen Eigenschaften einer Metaoberfläche per Gedankensteuerung zu kontrollieren. „Dieses Prinzip kann künftig auch auf andere gedankengesteuerte Funktionalitäten ausgeweitet werden, darunter smarte Sensoren, 5G/6G-Kommunikation oder auch die Überwachung der Aufmerksamkeit“, erklären die Forscher.

eLight, doi: 10.1186/s43593-022-00016-0

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