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Gehirnstrom
Gehirnstrom (auch Gehirnwelle) bezeichnet die elektrische Aktivität des Gehirns, wie sie mit einer Elektrode an der Kopfhaut gemessen werden kann.
Ursächlich für dieses 1924 von Hans Berger entdeckten Phänomens ist die räumliche Anordnung von Nervenzellen (Neurone) innerhalb der Großhirnrinde, die zu einer Aufsummierung der mikroskopischen Ladungsänderungen einzelner Zellen zu makroskopischen Hirnströmen führt. Die graphische Darstellung der gemessenen Hirnströme heißt Elektroenzephalogramm (EEG). Zur klinischen Bewertung wird eine Aufzeichnung in mindestens 12 Kanälen von verschiedenen Elektrodenkombinationen benötigt.
Ein anderes Verfahren zur Messung von Hirnströmen, das ebenfalls eine vielfältige Anwendung in der Medizintechnik findet, ist die Indizierung der Gehirnströme anhand ihres Magnetfeldes, welches mithilfe der SQUID-Technologie vermessen wird.
Einteilung der EEG-Bänder
Die makroskopisch sichtbare elektrische Hirnaktivität kann Motive aufweisen, die rhythmischer Aktivität gleichen. Grundsätzlich gleicht das EEG jedoch dem 1/f-Rauschen und beinhaltet keine lang andauernden Oszillationen.
Verschiedene Wachheitsgrade von Änderungen des Frequenz-Spektrums der EEG-Signale begleitet, so dass sich durch eine Analyse der gemessenen Spannungskurven vage Aussagen über den Bewusstseinszustand treffen lassen.
Häufig wird das EEG in Frequenzbänder (sogenannte EEG-Bänder) eingeteilt, wobei die Anzahl von Bändern wie auch die genaue Einteilung von verschiedenen Autoren verschieden angegeben wird.
Im Neurofeedback wird der Bereich 12 bis 15 Hz auch als SMR-Band bezeichnet (SMR = Sensorimotor Rhythm).
Anwendungen in der Medizin
Das Elektroenzephalogramm ist eine Standarduntersuchung der Neurologie.
Epilepsie
Das Elektroenzephalogramm dient zur Diagnose und Verlaufskontrolle der Epilepsie. Außer durch die hochamplitudige Aktivität während eines Anfalls, fallen besonders geformte Graphoelemente auch im anfallsfreien Intervall auf.
Hirntod
Das Erlöschen der Hirnströme (also ein Ausbleiben von Spannungsschwankungen im EEG) ist ein Hauptkriterium bei der Bestimmung des Hirntods.
Beeinflussung der Gehirnwellen
Gehirnwellen lassen sich nicht nur messen, sondern auch beeinflussen: Das kann durch einen visuellen oder akustischen Reiz geschehen, durch Neurofeedback, einer Spezialform des Biofeedbacks oder durch direkte Manipulation der Gehirnwellen mittels elektromagnetischer Wellen (siehe auch: Transkranielle Magnetstimulation, TMS). Geräte, die das ermöglichen sollen, sind seit den 1980er Jahren unter dem Begriff ''Mind Machines oder Brainwave Stimulator'' erhältlich, zu sehr unterschiedlichen Preisen und mit sehr umstrittenem Erfolg. Ferner ist es möglich, den Bewusstseinszustand (und damit die Gehirnströme) mittels Meditation oder durch Drogen zu beeinflussen.
Steuerung durch Gehirnwellen
Neuere Forschungen unter dem Schlagwort Brain Computer Interface erzielen beim direkten steuern von Computern durch Veränderung der Gedanken Fortschritte. Unter anderem das Fraunhofer Institut und die New York State Department of Health and State University of New York in Albany können mit EEGs von den Hirnströmen einen Mauscursor nach einiger Übung präzise bewegen. Das ist ein gewaltiger Fortschritt wenn man bedenkt das bisherige Tier- und Menschen-Versuche noch mit implantierten Drähten zur Messung der Hirnströme arbeiteten. Diese wurden als Fremdkörper behandelt und vom Körper abgestossen. Die betreffenden Affen überlebten nur wenige Monate.
Inzwischen hat das Brain Computer Interface mittels EEG bereits Einzug in die medizinische Praxis gehalten und dient schwergelähmten Menschen zur Kommunikation mit der Außenwelt.
In wieweit Steuerung via EEG in der Militärtechnologie zum Einsatz kommt ist der Öffentlichkeit nicht unumschränkt zugänglich. Sicher ist, dass es seit Jahren Versuchsprojekte zur kurzzeitigen "körperlosen" Steuerung von Kampfjets bei extremen Beschleunigungs-Belastungen gibt. Der Trend hierbei geht jedoch eher in eine rein maschinelle Steuerung, da unter den hohen G-Belastungen auch die Zuverlässigkeit des menschlichen Bewusstseins leidet.
Beispiele in Science Fiction oder Phantastischer Literatur
Im Thriller Firefox von Craig Thomas ISBN 0061000515 wird ein experimenteller Düsenjäger durch Gedanken gesteuert. Ein Helm wandelt die Signale des Gehirns in Steuerungsbefehle um. Auch taucht die Idee Geräte durch Gedankenkraft zu steuern in vielen Science-Fiction Büchern auf.
Ein durch den Film Matrix aktuelles Beispiel ist auch die Idee, das Gehirn direkt mit einem Computer zu verbinden und so mit einer virtuellen Welt zu interagieren. Ursprünglich ist diese Idee von William Gibson.
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