Das EEG entschlüsselt unser Gehirn schon seit 100 Jahren

Die Macht der Gedanken - Das EEG entschlüsselt unser Gehirn schon seit 100 Jahren

Ein Psychologe aus Jena war der erste, der hundert Jahre ago das elektrische Aktivität des menschlichen Gehirns aufgezeichnet hat und damit die Grundlage für heutige Gehirimplantate gelegt hat. Hans Berger, der Erfinder, erreichte am 6. Juli 1924 (Sonntag) die Elektroenzephalographie (EEG) in seinem Labor in Jena. Dieses Verfahren revolutionierte nicht nur unser Verständnis des Gehirns, sondern ermöglichte auch zahlreiche klinische Anwendungen, wie z.B. in der Diagnose von Epilepsie und ADHD. Die Entwicklung forscht derzeit schnell voran, bedingt durch künstliche Intelligenz (AI). Lassen wir Gedanken lesen bald?

Elektroden, Kabel, Viele Wellen: Wie es funktioniert

Für einen Laien sieht eine EEG-Ausrüstung etwas seltsam aus: Viele kleine metallene Elektroden - genannt Elektroden - werden an einem Kopf angebracht und mit Kabeln an einen Computer angeschlossen. Sie sind dafür vorgesehen, die elektrische Aktivität des Gehirns aufzunehmen. Auf einem Monitor erscheinen Wellen in spezifischen Mustern, die als Elektroenzephalogramm - auch bekannt als EEG - bezeichnet werden.

Diese Muster können in verschiedenen Weisen beeinflusst werden, z.B. indem man die Augen schließt. Des Weiteren können Experten anhand der Strömung der Linien Krankheiten wie Epilepsie diagnostizieren. "Man benötigt viel Expertise, um Böses von Dingen zu unterscheiden, die nur böses aussehen, aber nicht sind," erklärt der Leiter des Epilepsizentrums an der Universitätsklinik München, Jan Rémi.

Um Epilepsie zu diagnostizieren, kann z.B. eine EEG-Untersuchung nach einem Anfall durchgeführt werden. Wenn die Muster ein spezielles Schema zeigen, hat der Patient Epilepsie. Wenn keine Medikamente verordnet werden, kann eine EEG auch die Gehirnregionen bestimmen, aus denen Epilepsie kommt - und diese entfernt werden, wenn notwendig.

Lassen wir Gedanken lesen bald?

Das menschliche Auge wird für die endgültige Diagnose wahrscheinlich immer wichtig bleiben, glaubt Rémi. Mit AI könnten jedoch in Zukunft charakteristische Linien herausgefiltert werden, die dann überprüft werden müssten. EEG-Signale bieten zahlreiche Analysechancen, die in Zukunft besser mit AI bewertet werden könnten. "Wir sind noch sehr weit von Gedankenlesen entfernt. Aber ich glaube, dass in den nächsten Jahren feststellen zu können, ob jemand lügt oder nicht."

Für die EEG-Forscherin Gyula Kovács der Universität Jena ist der Eintritt von AI "die wichtigste Entwicklung der letzten Jahre für die Analyse von EEG-Daten". Mit dieser Technologie können bestimmte Teile des Bewusstseins sichtbar gemacht werden. "Das war bisher ganz unmöglich." So ist es z.B. möglich, festzustellen, ob jemand eine Reihe gesehen hat, oder ob jemand eine Person kennt. Aber man muss auch die ethische Frage aufwägen, bis zu welchem Punkt diese Technologie verwendet werden soll.

Forscher wollen Geistesspuren nutzbar machen

Die Technologie der Gehirimplantatenfirma Neuralink des US-Milliardärs Elon Musk basiert ebenfalls auf dem Logik des Elektroenzephalogramms: Hier sollen 1024 Elektroden die Signale aus dem Gehirn aufnehmen, damit Menschen eine Computer-Mauskurzel nur durch ihre Gedanken steuern können. Im Januar hat der erste Patient solch eine Gehirimplantat erhalten. Neuralink hat jüngst Probleme mit den Elektroden gemeldet - einige hatten sich wieder abgelöst.

In der Vergangenheit gab es US-Studien, in denen Menschen eine künstliche Hand mit ihren Gedanken bewegen konnten, wie der Neurobiologe Stefan Schweinberger von der Universität Jena erklärt. Diese Einzelfälle waren jedoch sehr aufwendig und invasiv. "Dies ist sicherlich keine Verfahrenweise, die allgemein verfügbar ist oder in der nahen Zukunft."

Berger: Erfinder, Skeptiker und umstrittener Figur

Als der Psychiater Hans Berger am 6. Juli 1924 (Sonntag) in seinem Lab in Jena das elektrische Aktivität eines menschlichen Gehirns für die erste Mal aufgezeichnete, war es noch futuristische Musik. Fast 50 Jahre früher war es in Tierversuchen erfolgreich geworden. Berger zögerte sich jedoch lange Zeit mit seinen ersten Befunden und trat erst 1929 öffentlich. Ein Jahr früher hatte er in seinem Tagebuch geschrieben: "Ich habe an der vermeintlichen EEG gearbeitet. Was ist denn der Sinn? Aufgebe EEG!"

In den 1930er Jahren erlangten Bergers Entdeckungen Anerkennung und bekannte Unterstützer wie den britischen Neurophysiologen und Nobelpreisträger Edgar Douglas Adrian. Berger konzentrierte sich auf verschiedene Anwendungen seiner Entdeckung, wie z.B. EEG-Veränderungen während des Schlafes, Hirntumoren und Epilepsie.

Während der NS-Zeit war Berger ein SS-Mäzen und beteiligte sich an Zwangssterilisationen. Das Neurologische Krankenhaus in Jena, das nach ihm benannt ist, hat sich 2022 in Hans-Berger-Klinik umbenannt.

EEG im Umgang mit ADHS und anderen Diagnosen

Die EEG bleibt in bestimmten klinischen Bereichen ein Goldstandard: Neben der Diagnose wird EEG auch z.B. zur Bestimmung der Tiefe der Betäubung genutzt, erklärt der Arzt Rémi. "Dies hilft uns Medikamente zu sparen." Die Schwere des Hirnschadens kann auch beurteilt werden, bis hin zur Bestimmung des Hirntodes. In einem Schlaflabor wird EEG verwendet, um Schlafphasen voneinander zu unterscheiden.

Außerdem bietet Bergers Entdeckung ein weites Forschungsfeld, das auch in Jena an seinem Ursprungsort fortschreitet. Forscher wollen dort mit EEG feststellen, ob autistische Menschen bestimmte Gehirnaktivitäten unter Kontrolle bringen können, indem sie Neurofeedback verwenden.

Patienten können ihre Gehirnaktivität auf einem Monitor sehen und sich daran selbständig ändern. Genauer handelt es sich um eine bestimmte Gehirnaktivität, die in bestimmten Situationen üblicherweise unterdrückt wird, aber nicht bei autistischen Menschen vorkommt. In der Behandlung von ADHS-Patienten wurde diese Technik bereits für eine längere Zeit genutzt, und es gibt erste Versuche mit Schlaganfall-, Tinnitus- und Langcovid-Patienten.
Der erste nachgewiesene elektrische Aktivität des menschlichen Gehirns wurde einhundert Jahre von einem Psychologen aus Jena durchgeführt, was die Ära der Gehirimplantate einleitete.
Dieses wegweisende Leistung von Hans Berger aus dem Jahr 1924 legte den Grund für die Elektroenzephalographie (EEG) und revolutionierte die Gehirnwissenschaft und ermöglichte klinische Anwendungen wie die Diagnose von Epilepsie und ADHS.
Der EEG-Forscher Gyula Kovács an der Friedrich-Schiller-Universität Jena glaubt, dass künstliche Intelligenz (AI) das wichtigste Entwicklung für die Analyse von EEG-Daten ist, da es bestimmte Bereiche des Bewusstseins sichtbar macht.
Die Gehirnimplantaten-Firma Neuralink von Elon Musk nutzt das Konzept der Elektroenzephalographie, um Menschen ermöglichen, einen Computer-Cursor mit ihren Gedanken steuern zu können, indem sie 1024 Elektroden verwenden.
Der Leiter des Epilepsizentrums der Ludwig-Maximilians-Universität München, Jan Rémi, glaubt, dass obwohl AI die EEG-Analyse verbessern könnte, das menschliche Auge für die endgültige Diagnose immer wichtig bleiben wird.
Im Jahr 2022 hat das Neurologieklinikum in Jena, das früher nach Hans Berger benannt war, seinen Namen geändert, nach kontroversen Diskussionen über seine Beteiligung an Zwangssterilisationen während der Nazi-Zeit.
Die EEG ist ein Standardwerkzeug in der Diagnose und Behandlung verschiedener Bedingungen, wie die Bestimmung der Tiefe der Betäubung, die Schadensbewertung und die Unterscheidung der Schlafphasen.
Forschung an ihrem Ursprungsort in Jena konzentriert sich auf die Verwendung der EEG, um Gehirnaktivität in autistischen Menschen zu analysieren, mit dem Ziel, bestimmte Gehirnaktivitäten zu unterdrücken, indem sie die Neurofeedback-Technik verwenden, die bereits für die ADHS-Behandlung genutzt wird.