Neuralink hat seinen ersten menschlichen Patienten. Das wahre Rennen um Gehirn-Computer-Schnittstellen beginnt erst.

Am 29. Januar 2024 gab Neuralink bekannt, dass sein erster menschlicher Patient ein Implantat mit dem N1-Chip erhalten hatte – ein Array mit 1.024 Elektroden, das auf der Oberfläche des motorischen Kortex platziert wurde. Der Patient, der 29-jährige Noland Arbaugh, war nach einem Tauchunfall unterhalb der Schultern gelähmt. Acht Tage nach der Implantation konnte er mit seinen Gedanken einen Computer-Cursor bewegen und Schach spielen. Später streamte er sich dabei, wie er über acht Stunden lang nur mit neuronalen Befehlen Civilization VI spielte.

Dies war nicht die erste Vorführung eines BCI beim Menschen – diese Auszeichnung gebührt Forschern, die vor Jahrzehnten im Rahmen akademischer Studien Elektroden-Arrays bei Patienten implantierten –, aber es war die sichtbarste, unterstützt durch Elon Musks Unternehmen und dessen 363 Millionen US-Dollar an Venture-Funding, und sie brachte die Brain-Computer-Interface-Technologie in die Berichterstattung des Mainstreams, was akademischen Studien zuvor nicht gelungen war.

In den Monaten danach hat sich BCI vom Proof-of-Concept zu einem überfüllten Wettbewerbsumfeld entwickelt, in dem mehrere Unternehmen implantierte Geräte bei menschlichen Patienten vorführen. Die technische Frage – kann ein Chip im Gehirn einer gelähmten Person die Steuerung eines Computers ermöglichen? – wurde bejaht. Die Grenze hat sich zu schwierigeren Problemen verlagert: Elektrodenhaltbarkeit, Signaltreue im Laufe der Zeit, Operationsrisiko und schließlich die Frage, wofür diese Technologie tatsächlich eingesetzt werden soll.

Wie sie funktionieren

Invasive BCIs – diejenigen, die einen chirurgischen Eingriff erfordern – bestehen aus Elektrodenarrays, die in oder auf der Großhirnrinde platziert werden und elektrische Signale von Neuronen aufzeichnen. Wenn Neuronen feuern, erzeugen sie winzige elektrische Impulse; die Elektroden erkennen diese Impulse, und eine Signalverarbeitungssoftware interpretiert die Muster als beabsichtigte Bewegungen, Cursorrichtungen oder andere Ausgaben.

Neuralinks N1-Chip verwendet 1.024 Elektroden auf 64 flexiblen Fäden, die jeweils dünner als ein menschliches Haar sind. Der chirurgische Roboter, der die Fäden platziert – der R1 – führt sie mit einer Präzision ein, die Blutgefäße vermeidet, wodurch Blutungen und Entzündungen reduziert werden, die historisch gesehen die Elektrodensignalqualität im Laufe der Zeit verschlechtert haben. Der Chip überträgt Daten drahtlos; es gibt keine Drähte durch den Schädel, wodurch ein großes historisches Infektionsrisiko beseitigt wird.

Synchron verfolgt einen anderen Ansatz. Das Stentrode-Gerät wird über einen Katheter durch die Drosselvene in den Sinus sagittalis superior implantiert – ein Blutgefäß, das entlang der Oberseite des Gehirns verläuft. Keine Gehirnoperation erforderlich. Die Elektroden sitzen innerhalb der Gefäßwand, nahe genug am motorischen Kortex, um neuronale Signale zu erfassen. Die Signaltreue ist geringer als bei einem direkten kortikalen Implantat, aber das Sicherheitsprofil ist deutlich besser: Die endovaskuläre Implantation ist ein etabliertes medizinisches Verfahren, während eine offene Schädeloperation dies nicht ist.

Precision Neuroscience, gegründet von einem ehemaligen Neuralink-Mitbegründer, verwendet eine andere Einführungsmethode: ein dünnes flexibles Array, das durch einen kleinen Schlitz im Schädel auf der Oberseite des Kortex platziert wird, ohne Hirngewebe zu durchdringen. Das Layer 7 Cortical Interface, wie Precision es nennt, wird seit 2023 bei chirurgischen Patienten im Rahmen geplanter Schädeleingriffe eingesetzt und sammelt Sicherheitsdaten darüber, wie das Gehirn auf die Platzierung von Oberflächenelektroden reagiert, ohne die Risiken einer speziellen Implantationsoperation.

Das Problem der Elektrodenhaltbarkeit

Eine der bedeutendsten frühen Enthüllungen von Neuralink war, dass sich einige der Elektrodenfäden von Arbaugh in den Wochen nach der Implantation aus dem Kortex zurückgezogen hatten – ein Phänomen namens „Pullback“ –, wodurch sich die Anzahl der effektiven Aufnahmeelektroden von 1.024 auf mehrere Hundert reduzierte. Das Softwareteam von Neuralink passte die Dekodierungsalgorithmen an, um dies zu kompensieren, und die Cursorsteuerung von Arbaugh verbesserte sich tatsächlich nach dem Rückzug, da die Algorithmen verfeinert wurden. Der Vorfall verdeutlichte jedoch die grundlegende Herausforderung, Präzisionsaufnahmegeräte im lebenden Gewebe stabil zu halten.

Das Gehirn befindet sich in der Zerebrospinalflüssigkeit und bewegt sich mit jedem Herzschlag und jedem Atemzug leicht. Starre Implantate – frühere Generationen von Elektrodenarrays, die an Ort und Stelle sitzen und sich nicht biegen – erfahren Mikrobewegungen relativ zum umgebenden Gewebe, was zu Narbenbildung führt, die die Signalqualität über Monate bis Jahre verschlechtert. Neuralinks flexible Fäden wurden entwickelt, um sich mit dem Gehirn zu bewegen und diese Narbenbildung zu reduzieren. Die Rückzugsereignisse deuten darauf hin, dass das Biokompatibilitätsproblem nicht vollständig gelöst ist.

Synchrons endovaskulärer Ansatz umgeht einige dieser Probleme – das Gerät sitzt in einem Blutgefäß und nicht im Hirngewebe –, aber der Trade-off bei der Signalqualität ist real. Der Synchron-Patient Timothy Dick, der 2021 in Australien den Stentrode erhielt, hat das Tippen und die Tablet-Steuerung durch neuronale Befehle demonstriert, jedoch mit einer deutlich langsameren Geschwindigkeit als Neuralinks Vorführungen.

Was sie derzeit tatsächlich können

Derzeit zugelassene BCIs können eine sinnvolle, aber begrenzte Reihe von Dingen tun. Gelähmte Patienten können Computer-Cursor bewegen, mit Blick- und neuronalen Auswahlsystemen tippen und Tablet-Oberflächen mit Geschwindigkeiten steuern, die mit einem langsamen Tippgeschwindigkeit vergleichbar sind (etwa 20-30 Wörter pro Minute für die derzeit besten Systeme). Patienten des BrainGate-Konsortiums in akademischen Krankenhäusern demonstrierten in früheren Studien Cursorsteuerung und sogar eingeschränkte Roboterarmbewegungen. Neuralink hat eine Cursorsteuerung mit Geschwindigkeiten demonstriert, die die Computernutzung für tägliche Aktivitäten wirklich praktikabel machen.

Die Dekodierung komplexerer Signale – Sprache, Feinmotorik, Emotion – bleibt weitgehend experimentell. Eine Zusammenarbeit zwischen Stanford und Neuralink veröffentlichte 2024 Ergebnisse, die eine Sprachdekodierung mit 62 Wörtern pro Minute bei einem ALS-Patienten zeigten, wesentlich schneller als bisherige Systeme. Der Patient konnte auf eine Weise kommunizieren, die für kurze Gespräche der natürlichen Konversationsgeschwindigkeit ähnelte.

Der nicht-invasive Ansatz

Neben implantierten Geräten hat ein paralleler Zweig nicht-invasiver BCIs bedeutende Investitionen erhalten. Neurosity, die Forschungsabteilung von Meta und mehrere Startups entwickeln EEG-basierte Headsets, die neuronale Signale durch den Schädel lesen. Die Signalqualität ist viel geringer – der Schädel dämpft elektrische Signale erheblich –, aber das Sicherheitsprofil ist trivialerweise besser als bei einer Operation.

Metas Paper von 2023, das die Dekodierung von vorgestellter Handschrift aus Oberflächen-EEG demonstrierte, erregte große Aufmerksamkeit, obwohl das System erhebliche Trainingsdaten erforderte und in begrenzten Umgebungen am besten funktionierte. Die praktischen Anwendungen für nicht-invasive BCIs sind derzeit auf einfache Steuerungsschnittstellen und potenzielle Überwachung der psychischen Gesundheit beschränkt, nicht auf die Hochdurchsatz-Kommunikation, die implantierte Geräte erreichen.

Die ethische Landschaft

Während BCIs sich der praktischen klinischen Anwendung nähern, werden die ethischen Fragen konkret statt hypothetisch. Wem gehören die von einem BCI aufgezeichneten neuronalen Daten? Welche Haftungsfolgen ergeben sich, wenn ein gehacktes BCI zur Manipulation der motorischen Kontrolle verwendet wird? Wie werden eingewilligte Forschungspatienten geschützt, wenn ein Unternehmen wie Neuralink gleichzeitig eine gewinnorientierte Einrichtung mit Investoren ist, die Renditen erwarten?

Der regulatorische Rahmen der FDA für BCIs als medizinische Geräte verlangt Nachweise von Sicherheit und Wirksamkeit für bestimmte Indikationen – derzeit konzentriert auf Lähmung und motorische Wiederherstellung. Ob und wie diese Geräte schließlich für kognitive Verbesserung, Kommunikationsunterstützung bei nicht behinderten Nutzern oder Integration in Verbrauchergeräte zugelassen werden könnten, bleibt zutiefst ungewiss – sowohl technisch als auch regulatorisch.

Die Ergebnisse der ersten Generation sind für Patienten, die keine anderen Optionen hatten, wirklich beeindruckend. Arbaugh hat die Fähigkeit, seinen Computer zu steuern, als transformativ für seine Unabhängigkeit und Lebensqualität beschrieben. Auf dieser Ebene – der Wiederherstellung verlorener Funktionen bei Menschen mit schwerer Lähmung – ist der Wert der Technologie klar. Alles darüber hinaus ist noch ein sehr langer Weg.