Self-Tracking und Neurofeedback liegen im Trend: Mit neuen Technologien den eigenen Körper verstehen und seinen Gesundheitszustand verbessern. Im Rahmen eines EXIST-Forschungstransfer-Projektes entwickelt ein interdisziplinäres Forscherteam mit Anbindung an die Charité und die Freie Universität nun eine App, mit der Endnutzer ihre Gehirnzustände in Echtzeit visualisieren und trainieren können. Das Team wird von Profund Innovation und der Technologietransferstelle der Charité betreut.

Stress reduzieren, Konzentration steigern, entspannen – allein durch die Kraft der Gedanken, das ist das Ziel von Brainmodes. In Kombination mit sogenannten Neuro-Headsets macht die Applikation die Gehirnaktivität des Nutzers in nie dagewesener Auflösung und Qualität und in Echtzeit erlebbar. Gleichzeitig soll die App Wissen über die genauen Vorgänge im Gehirn vermitteln, um eigene Gehirnzustände besser zu kontrollieren. Geplant sind ein interaktives Tutorial über die Gehirnfunktionen und deren Verortung im Hirn sowie ein spielerisches Training zur Erreichung definierter Gehirnzustände wie Entspannung oder Konzentration.

Als BCI, also Brain-Computer-Interface-Technologie, messen die Neuro-Headsets elektrische Signale des Gehirns an der Kopfhaut. Sie allein bieten allerdings nicht die Genauigkeit, um Gehirnzustände eindeutig zu erkennen. Das ist nur mit einem Magnetresonanztomographie-Gerät (MR Scanner) möglich, wie es in Kliniken steht. Dabei wird ein Computerprogramm darauf trainiert, visuelle Muster der Gehirnaktivität in den Scan-Daten zu erkennen. Da MR Scanner nicht im Alltag eingesetzt werden können, verwendet Brainmodes ein virtuelles Modell des Gehirns – The Virtual Brain (TVB) – als Decoder, um mentale Zustände auch mithilfe der handlichen Headsets zu entschlüsseln.

Als Ganzhirn-Simulator generiert TVB die Gehirnaktivität des Nutzers, indem die mikroskopischen Aktivitäten einzelner Neuronen-Populationen und der Populationen untereinander überlagert und hochgerechnet werden. Viele Parameter für die Simulation können über strukturelle Verbindungen im Gehirn erschlossen werden. Andere bleiben unbekannt und werden über dafür entwickelte Algorithmen geschätzt. Empirisch erfasste und simulierte Daten können nun in hohem Detailgrad an einem individuellen 3D-Modell des Gehirns visualisiert werden. Und wer seinem Hirn in Echtzeit bei der Arbeit zusieht, kann lernen, Grundzustände wie Stress, Entspannung oder Konzentration selbst zu beeinflussen. Ähnlich funktionieren bereits andere Bio-Feedback-Methoden, die etwa in der Schmerztherapie angewendet werden.

Bis Ende 2016 will Brainmodes einen Prototyp der App für iOS-Geräte entwickeln. Federführende Teammitglieder sind der Projektleiter Dr. Rodrigo Sigala, die Mentorin PD Dr. Petra Ritter (beide Charité), die Medienkünstlerin Jessica Palmer sowie der Informatik-Ingenieur Adalberto Llarena (Charité und Freie Universität Berlin). Das Team agiert in einem internationalen Netzwerk: The Virtual Brain wurde unter der Schirmherrschaft von Max Planck Innovation, der Abteilung Neurologie an der Charité, der Firma Baycrest (Toronto), der Aix Marseille University und der Firma CodeBox (Stuttgart) entwickelt.