Affe bewegt Roboter durch Gedanken

Der Roboter, entwickelt von den ATR Computational Neuroscience Laboratories, ist hundert Kilo schwer und einsachtzig groß; er steht auf einem Laufband in Kyoto, Japan.

Der Affe steht auf einem Laufband in einem Labor der Duke University in North Carolina. Wenn er ans Gehen denkt, dann setzt sich der Roboter in Japan ins Bewegung und geht.

Durchgeführt werden die Experimente mit dem Affen, der einen weit entfernten Roboter durch seine Gedanken bewegt, von Miguel A. L. Nicolelis und seinem Team.

Wie die New York Times heute berichtet, wurden in das Gehirn des Affen Elektroden eingesetzt, in jene Region, die als "leg area" bezeichnet wird. Die Elektroden zeichneten die Aktivität von 250 bis 300 Nervenzellen während der Geh-Bewegungen auf: Nervenzellenfeuer bei Bewegungen des Hüft-Knie- oder Fußgelenks, bei der Bodenberührung der Sohle oder auch in der Antizipation einer Bewegung.

Außerdem wurden die Gelenke mit einer fluoreszierenden Farbe angemalt und die Beinbewegungen mit einer speziellen Hochgeschwindigkeitskamera gefilmt. Die aufgezeichneten neuronalen Aktivitäten wurden schließlich mit dem Bewegungsvideo "kombiniert" und in ein Format übersetzt, das, so die Zeitung, von einem Computer gelesen werden konnte. Dieses Format sei dazu imstande, mit 90prozentiger Wahrscheinlichkeit die Permutationen der Beinbewegungen des Affen vorwegzunehmen – drei bis vier Sekunden vor der tatsächlichen Bewegung.

Über einen Internetlink werden die in einen Computer eingespeicherten Gehmuster und Nervenzellensignale des Affen an den Roboter in Japan weitervermittelt.

Der Roboter, genannt CB ("Computational Brain"), soll menschenähnliche Mobilitätsfähigkeiten haben: Er kann tanzen, hocken, Fußspitzen ausrichten und dank Sensoren Boden auf der Sohle spüren. Angeblich fällt er nicht, wenn man ihn schubst.

Während nun am vergangenen Donnerstag die Gehirnsignale des Affen in das Antriebssystem des Roboter strömten und ihn zum Gehen brachten, hatte der Affe auf dem Laufbahn einen großen Monitor vor seinen Augen. Darauf sah er die Rückseite der Roboterbeine. Man stachelte ihn mit Belohnungen an, damit er seine Beinbewegung mit denen des Roboters synchronisiere. Aufzeichnungen zeugten davon, dass die Affen-Neuronen jedesmal feuerten, wenn er und der Roboter gleichzeitig einen Schritt machten und sich synchron bewegten.

Der Zeitunterschied zwischen der Aussendung des Gehirnsignals des Affen und dem Erscheinen der Roboterbilder im amerikanischen Labor betrug laut Forschungsleiter Nicolelis weniger als eine Viertelsekunde.

Als die Forscher nach etwa einer Stunde das Laufband des Affen abschalteten, ihm aber weiter Zuckerstückchen gaben, angeblich eine ganze Menge, geschah das Ungewöhnliche: Der Affe blieb stehen – auf die Roboterbeine am Bildschirm schauend. Der Roboter ging weiter.

Das heißt, dass das Gehirn des Affen Aufgabentrennung praktizierten: ein Teil der Nervenzellen kontrollierte die eigenen Bewegungen, ein anderer Teil diejenigen des Roboters. Drei Minuten lang zeigte der Affe, dass er den Roboter mit seinen Gedanken gehen lassen konnte, ohne sich selbst dabei zu bewegen. Die Wissenschaftler erklären sich dies mit der starken Kraft der Bilder. Das Videobild als Feedback hätte den Affen dazu gereizt weiterzumachen.

Die Wissenschaftler regt dies zu weiteren spektakulären Versuchen an, die mit einem komplexeren Feedback arbeiten. Beispielsweise sollen durch den Kontakt eines Roboterfußes mit der Erde Mikrostimulationen an den Affen weitergegeben werden. Nach Auffassung von Nicolelis könnte dem Affen dadurch der "starke Eindruck" vermittelt werden, dass er spüre, wie der Roboterfuß die Erde berühre.

Die Hoffnungen der Forscher richten sich darauf, dass sie Menschen dazu befähigen können, mittels Gedanken ein Exoskelett zu bewegen und zu steuern. Ende des Jahres wollen Nicolelis und sein brasilianischer Kollege Manoel Jacobsen Teixeira zeigen, dass Menschen dies können. Das wäre eine große Hilfe für Menschen mit gelähmten Gliedern. Und für Kampfroboter. Das große Problem bei Menschen ist aber: Wohin mit den Elektroden?(tpa)