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Die Kombination von funktioneller Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) und Elektroenzephalogramm (EEG) für ein Gehirn-Computer-Interface (BCI) zur Kommunikation von vollkommen eingeschlossenen Menschen (CLIS: completely locked in state)

01.10.2017 bis 30.09.2020

Auf der Grundlage der Forschungsarbeiten der Arbeitsgruppe (siehe vorausgegangene DFG Projekte) soll ein neuartiges Gehirn-Computer-Interface (BCI) zur verbalen Kommunikation von CLIS Patienten, die an Amyotropher Lateralsklerose (ALS) leiden, entwickelt und auf seine Tauglichkeit geprüft werden. Nachdem wir zeigen konnten, dass in CLIS willentlich – instrumentelles Lernen erschwert oder erloschen ist, konnten wir in den letzten Jahren erstmals einfache Kommunikation bei CLIS erzielen. Die zentralen Modifikationen, welche zu diesem Erfolg führten, waren der Einsatz metabolischer Hirnantworten (NIRS) in Kombination mit einem einfachen Klassischen Konditionierungs-BCI. Die Kommunikatiosraten mit diesem neuen BCI System (nur ja oder nein Antworten waren bisher möglich) sind im Durchschnitt bei CLIS 70%.
In diesem Projekt sollen die Kommunikationserfolge (gemessen über mehrere hundert Tage) durch on-line Klassifikation der funktionellen Konnektivität der fNIRS Antworten des Gehirns auf gedachte „ja“ und „nein“ Antworten und durch on-line Korrektur von Aufmerksamkeitsabfällen und Schlafphasen mit dem EEG signifikant über die 80%-Grenze angehoben werden, was einen enormen Zuwachs an Lebensqualität wie auch die Möglichkeit neurowissenschaftlicher Grundlagenstudien über kognitive und emotionale Prozesse in CLIS bedeuten würde. Dazu soll im dritten Teil des Vorhabens der Versuch gemacht werden, über diese einfachen klassisch konditionierten Antworten hinauszugehen und nach extensiven und erfolgreichen (über 80%) Kommunikationsleistungen bei CLIS Patienten eine willentliche Auswahl von Buchstaben und Satzteilen zu erlernen. Dies soll die Basis für die systematische Untersuchung der Hirnreagibilität, der „inneren“ subjektiven Zustände und kognitiv-emotionalen Verarbeitung dieser über Jahre eingeschlossenen Menschen ohne jede Motorik bilden.