Zentrum für interdisziplinäre Forschung

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Die Forschung im Bereich der Gehirn-Computer-Schnittstellen (Brain-Computer-Interface, BCI) hat bemerkenswerte technische Fortschritte erzielt, bleibt jedoch in ihren Möglichkeiten begrenzt. Sie basiert typischerweise auf Signalen aus dem motorischen oder visuellen Kortex bei eng definierten Patientengruppen. Wie die Forschung weitergebracht werden kann, war Thema des ZiF-Workshops "Ideomotor Principles to Enhance Interactive Brain-Environment Interfacing". Geletiet wurde der Workshop von den Psychologen und Kognitionsforschern Christian Beste (Dresden) und Christian Frings (Trier). Hier ein kleiner Rückblick auf den Workshop:

Wir haben wir eine konzeptuelle Veränderung erarbeitet, die auf der Ideomotor-Theorie beruht – einem grundlegenden Rahmenwerk in der Kognitionswissenschaft. Dieses betont die Bedeutung der Antizipation von Wahrnehmungseffekten für die Planung von Handlungen. Obwohl ideomotorische Konzepte in der Kognitionswissenschaft schon lange präsent sind, wurden sie bei der Entwicklung von Gehirn-Computer-Schnittstellen bislang kaum berücksichtigt. Auf der Basis jüngster Fortschritte im Verständnis der neurophysiologischen Grundlagen ideomotorischer Prinzipien argumentieren wir, dass die Ideomotor-Theorie eine robuste, bisher untergenutzte Grundlage für die nächste Generation von BCI-Systemen bietet und die Systemgestaltung mit der natürlichen Planungsarchitektur des Gehirns in Einklang bringt.

Die Mensch-Computer-Interaktion im Gehirn kann neu ausgerichtet werden, indem man sich auf das „Wozu“ der Handlung konzentriert – also auf die Ziele und Absichten des Nutzers – was eine skalierbarere und menschzentrierte Entwicklung zukünftiger neuronaler Schnittstellen ermöglicht. So könnten Menschen leichter lernen, ihre Gehirnsignale zu modulieren, um Agenten zu instruieren und die Verbindung zwischen Gehirnaktivierung und ihren Effekten zu optimieren. Dies könnte zu bedeutenden Fortschritten in der neurologischen Rehabilitation und zu einer größeren Verbreitung der BCI-Technologie führen. Nach intensiver und stimulierender Diskussion aus den Blickwinkeln der verschiedenen beteiligten Disziplinen, wollen wir nun die erarbeiteten Erkenntnisse in einem Opinion-Artikel publizieren.

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Research in the field of brain-computer interfaces (BCI) has made remarkable technical progress, but remains limited in its possibilities. It is typically based on signals from the motor or visual cortex in narrowly defined patient groups. How research can be advanced was the topic of the workshop ‘Ideomotor Principles to Enhance Interactive Brain-Environment Interfacing’, which took place at the ZiF in April. The workshop was organised by the psychologists and cognitive scientists Christian Beste (Dresden) and Christian Frings (Trier). Here is a short review of the workshop:

We have developed a conceptual change based on ideomotor theory - a fundamental framework in cognitive science. It emphasises the importance of anticipating perceptual effects to accomplish actions intentionally. Although ideomotor concepts have long been around in cognitive science, they have hardly been considered in the development of brain-computer interfaces. Based on recent advances in understanding the neurophysiological basis of ideomotor principles, we argue that ideomotor theory provides a robust, previously underutilised foundation for the next generation of BCI systems and aligns system design with the brain's natural planning architecture.

Human-computer interaction in the brain can be realigned by focusing on the ‘why’ of the action - i.e. the user's goals and intentions - enabling a more scalable and human-centred development of future neural interfaces. This could make it easier for humans to learn to modulate their brain signals to instruct agents and optimise the link between brain activation and its effects. This could lead to significant advances in neurological rehabilitation and a wider diffusion of BCI technology. After intensive and stimulating discussion from the perspectives of the various disciplines involved, we now want to publish the findings in an opinion article.