Computeroptimierte Operationsmethoden, die frühzeitige Entdeckung von Krankheiten durch Erhebung von Gesundheitsdaten oder auch verbesserte Behandlungsmethoden in der Geburtsmedizin: Wie die engere Verzahnung von Mensch und Computer insbesondere auf dem Feld der Medizin verbessert werden kann, erforschen Wissenschaftler der Universität des Saarlandes, der htw saar sowie des ZeMA in Zukunft im Homburger „Center for Digital Neurotechnologies Saar (CDNS)“.

Dafür erhalten sie 2,7 Millionen Euro aus Mitteln des Saarlandes sowie der EU als Startfinanzierung für die nächsten vier Jahre. 40 % trägt der Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und zu 60 % das Saarland bei. „Wir erleben gerade eine Revolution in den verschiedensten gesellschaftlichen Bereichen durch die immer engere Kooperation von Mensch und Maschine. Es freut mich, dass das Saarland an führender Stelle in der Erforschung dieser Zusammenarbeit tätig ist“, so Ministerpräsident Tobias Hans anlässlich der Eröffnung des Zentrums für Digitale Neurotechnologie auf dem Universitätscampus in Homburg.

Eine solche Verbindung berge ungeheures, positiv nutzbares Potenzial für das Leben der Menschen. Ein weltbekannter Hersteller von smarten Uhren beispielsweise wirbt aktuell damit, dass seine Uhr automatisch einen Notruf samt Koordinaten absetzen kann, wenn sie feststellt, dass ihr Träger bewusstlos im Wald zusammengebrochen ist. Was vor zehn Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hat, ist heute in unserem Alltag angekommen. Die Sensorik für eine solche Smart Watch stellt für Entwickler keine große Herausforderung mehr dar.

Schwieriger wird es, wenn medizinische Daten ins Spiel kommen, die erheblich komplizierter zu erheben und zu interpretieren sind. Die „Systems Neuroscience & Neurotechnology Unit“ (SNNU), die zur Medizinischen Fakultät der Universität und zur Ingenieurwissenschaftlichen Fakultät der htw saar gehört, erforschte in den vergangenen Jahren neurotechnologische Systeme, welche über wesentlich komplexere Vorgänge im menschlichen Körper Aufschluss geben können. Eine große Forschungsfrage der SNNU lautet etwa, wie Maschinen diese Daten sicher und datenschutzkonform nutzen können, um den Menschen besser zu verstehen und um besser auf ihn eingehen zu können.

„Es freut mich, dass durch das Zentrum diese Aktivitäten nun auf eine völlig neue Stufe gehoben werden können. Durch die Startfinanzierung können Verfahren der neurotechnologischen Grundlagenforschung und Mensch-Maschine-Interaktion konsequent in die klinische Medizin übertragen werden. Durch die hochauflösende neuromuskuläre Datenerfassung werden wir Heilungsprozesse zum Beispiel nach dem Einsatz einer Knieprothese besser verstehen und in Verbindung mit künstlicher Intelligenz Reha-Konzepte individuell auf den Patienten zuschneiden können. ‚Empathische Inkubatoren‘ sollen neben einer Rund-um-die-Uhr-Überwachung die Gefühlsage der Neugeborenen verstehen und auf ihre Bedürfnisse eingehen können. Künstliche Intelligenz im OP soll durch eine multimodale Informationsübertragung – Sehen, Hören, Fühlen – das OP-Team optimal im Rahmen einer Aufmerksamkeitsassistenz unterstützen“, erläutert Professor Daniel Strauss, der das Projekt federführend leitet.

„Weiterhin soll der Wert von neurotechnologisch gewonnen Daten im Rahmen der Mensch-Maschine-Interaktion für die Medizin, insbesondere die Präventivmedizin, sowie die proaktive Gesundheitsvorsorge untersucht werden. Es erscheint beispielsweise nicht sinnvoll, komplexe Daten des zentralen und autonomen Nervensystems in selbstfahrenden Fahrzeugen zur Verbesserung der Dialogführung mit dem Sprachassistenten zu nutzen, gesundheitliche Aspekte aber völlig außer Acht zu lassen“, erläutert Daniel Strauss weiter.

Anders formuliert: Es wäre Verschwendung, die Daten, die in Zukunft beim Autonomen Fahren erhoben werden, um etwa das Navi per Sprachbefehl zu bedienen, nicht auch für medizinische Zwecke zu nutzen. So lassen sich aus der Stimme des Menschen bereits heute Informationen über seine Stimmung gewinnen. Das Auto könnte sich also darauf einstellen, ob der Passagier beispielsweise entspannt, gereizt oder müde ist. Im hier relevanten Bereich der Mensch-Maschine-Interaktion konnte im Saarland bereits ein großer Wissensschatz aufgebaut werden, insbesondere durch das Exzellenzcluster der Informatik, im Bereich der künstlichen Intelligenz und der Datensicherheit.

Diesen Umstand unterstreicht auch Universitätspräsident Manfred Schmitt anlässlich der Eröffnung: „Mit dem nun gestarteten Zentrum für Digitale Neurotechnologie versammeln sich Kompetenzen aus vielerlei Bereichen, die im Saarland seit vielen Jahren oft teils unabhängig voneinander existieren: Medizin, Biotechnologie, Informatik und Ingenieurwissenschaften haben an der Universität des Saarlandes, an der Hochschule für Technik und Wirtschaft und am Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik eine lange Tradition. Insofern ist es nur folgerichtig, dass nun auch diese Institutionen, ähnlich wie die Daten, die es in den Forschungsprojekten miteinander zu verknüpfen gilt, hier miteinander verbunden werden.“

Dieter Leonhard, der Präsident der htw, betrachtet das neu eingerichtete Zentrum so: „Innovative neurotechnologische Themen wie Hirn-Computer-Schnittstellen und empathische Maschinen sind meines Erachtens ein wesentliches Zukunftsthema, welches jedoch nur interdisziplinär bearbeitet werden kann. Durch die Verknüpfung wissenschaftlich hervorragend ausgewiesener Bereiche entwickeln wir mit dem Zentrum eine Struktur weiter, die einen hohen wissenschaftlichen Output und zugleich ein hohes Anwendungspotenzial erwarten lässt. Die internationale Sichtbarkeit ist schon jetzt gut, wie Delegationsbesuche aus dem Silicon Valley, Publikationen und Konferenzen zeigen.“

Uwe Class, Global Director Advanced Human Interface Solutions beim Industriepartner ZF, sagt anlässlich der Eröffnung: „Für uns als ZF ist das Zentrum für Digitale Neurotechnologien eine wichtige, komplementäre Säule zur künstlichen Intelligenz und Cybersecurity im Saarland. Es schafft eine einzigartige Verbindung zwischen Informatik und Biowissenschaften, mit großem Potenzial für den Bereich Automotive Health.“

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