Gehirn-Computer-Schnittstellen in Zahlen: Studien, Implantate, Forschung

Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle (englisch Brain-Computer Interface, BCI) misst Hirnaktivität und macht daraus Befehle: Ein Mauszeiger bewegt sich, ein Roboterarm greift, eine synthetische Stimme spricht Wörter, die ein Mensch nicht mehr sagen kann. KI-Modelle übernehmen die Dekodierung und übersetzen Muster elektrischer Aktivität in beabsichtigte Bewegungen, Buchstaben oder Laute. Um zu sehen, wie weit das Feld wirklich ist, haben wir alle 280 Studien auf ClinicalTrials.gov ausgewertet, dem größten öffentlichen Register klinischer Studien, deren Eintrag eine Gehirn-Computer- oder Gehirn-Maschine-Schnittstelle nennt, und die Fachartikel auf PubMed gezählt.

Zwei Arten von Gehirn-Computer-Schnittstellen

Nicht invasive Systeme lesen die Hirnaktivität von außerhalb des Kopfes, meist mit einer EEG-Haube voller Elektroden auf der Kopfhaut, manchmal mit Nahinfrarotlicht (fNIRS). Sie sind sicher und günstig, doch der Schädel verwischt das Signal — es reicht für einfache Entscheidungen wie „links oder rechts“, nicht für schnelles Schreiben. Implantierte Systeme bringen Elektroden auf oder in das Gehirn: winzige Nadel-Arrays in der motorischen Hirnrinde, dünne Gitter auf ihrer Oberfläche (ECoG) oder Elektroden in einem Blutgefäß neben dem Gehirn. Sie erfordern eine Operation, dafür ist das Signal klar genug, um einen Mauszeiger, einen Roboterarm oder synthetische Sprache zu steuern.

Der Unterschied zeigt sich in der Größe der Studien: Die Hälfte der Implantat-Studien nimmt 6 Teilnehmende oder weniger auf oder plant das, die Hälfte der nicht invasiven Studien 30 oder weniger. In den USA braucht eine Studie mit einem implantierten Gerät, das ein erhebliches Risiko birgt, eine Ausnahmegenehmigung für Prüfprodukte der FDA (Investigational Device Exemption), und jede teilnehmende Person braucht eine Hirnoperation — Implantat-Studien beginnen deshalb mit einer Handvoll Menschen.

Für wen die Studien sind

Schlaganfall ist die häufigste Erkrankung, mit 112 Studien. Die meisten davon sind Reha-Studien: Ein Patient stellt sich vor, die gelähmte Hand zu bewegen, eine EEG-gestützte Schnittstelle erkennt den Versuch und löst einen Roboterhandschuh oder eine elektrische Muskelstimulation aus — so werden Absicht und Bewegung wieder verknüpft. Die Implantat-Studien richten sich an andere Patienten: 40 der 59 betreffen eine Rückenmarksverletzung oder die Lähmung aller vier Gliedmaßen, 26 betreffen ALS, eine Erkrankung, bei der Menschen nach und nach die Kontrolle über alle Muskeln verlieren, auch über die zum Sprechen.

Wo geforscht wird

Studien mit Studienorten in den USA liegen mit großem Abstand vorn. Insgesamt umfassen die Studien 35 Länder, und nur 13,2 % werden von Unternehmen geleitet; die meisten kommen von Universitäten und Kliniken.

Die laufenden Implantat-Studien

Implantate sind der am schnellsten wachsende Teil des Registers: 35 der 59 Implantat-Studien begannen 2024 oder später, und 46 rekrutieren oder laufen noch. 18 dieser laufenden Studien haben Studienorte in den USA, 11 in China. Die Titel zeigen, wohin sich das Feld bewegt: drahtlose, vollständig implantierte Systeme statt eines Kabels durch den Schädel, mehr Aufnahmekanäle und Sprachdekodierung, darunter eine Studie für Hochchinesisch (Mandarin).

Forschung in Zahlen

PubMed verzeichnet 1.390 Fachartikel aus dem Jahr 2.025, die eine Gehirn-Computer- oder Gehirn-Maschine-Schnittstelle im Titel oder Abstract nennen — 2,4-mal so viele wie 2015. Die Forschung wächst viel schneller als die klinische Anwendung: Im selben Jahr begannen nur 36 neue Studien mit Teilnehmenden.

Was die Zahlen nicht zeigen

Ein Registereintrag zeigt, was ein Team plant, nicht, was es erreicht hat; Ergebnisse erscheinen später, wenn überhaupt. Nicht jede Studie steht auf ClinicalTrials.gov: Studien, die nur in anderen Registern stehen, etwa im chinesischen Studienregister (Chinese Clinical Trial Registry), fehlen hier. Die Einteilung in implantiert und nicht invasiv ist unsere eigene, nach Stichwörtern im Eintrag, und 92 Einträge lassen nicht klar genug erkennen, welche Art Schnittstelle sie nutzen.

So haben wir gezählt

Wir haben über die Schnittstelle von ClinicalTrials.gov alle Studien abgerufen, deren Eintrag „brain-computer interface“ oder „brain-machine interface“ enthält, mit oder ohne Bindestrich, und sie nach Startdatum, Status, Erkrankung, Land der Studienorte und Art der Schnittstelle gruppiert. Implantiert heißt: Der Eintrag nennt ein Implantat, Elektroden in oder auf der Hirnrinde, Tiefenelektroden oder ein Gerät im Blutgefäß; nicht invasiv heißt: Er nennt EEG, fNIRS, MEG oder ein nicht invasives Verfahren. Die Fachartikel haben wir auf PubMed nach Erscheinungsjahr gezählt, mit denselben Begriffen in Titel oder Abstract. Quelle und Datum stehen unter jeder Tabelle.

Wie eine solche Schnittstelle Hirnsignale in Befehle übersetzt, erklärt unser Lernpfad unter Physical AI.