Gehirn-Computer-Schnittstelle – Leistung des Gehirns

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Würde man unseren Körper mit einem Computer vergleichen, gäbe es unfassbar viele Parallelen. Die Sinnesorgane wären Ein- und Ausgabegeräte, das schlagende Herz unser taktgebender Prozessor und das interessanteteste Organ [1] – das Gehirn – wäre die CPU-Recheneinheit, die Festplatte und der Arbeitsspeicher in einem. Computer sind inzwischen zu Hochleistungen fähig und können Billionen Informationen speichern. Durch Künstliche Intelligenz sind sie teilweise besser als wir z.B. bei er Erkennung von Hautkrebs. [5,6] Sind also Computer intelligenter als wir oder nutzen wir, wie häufig behauptet, nur 10% unserer Gehirnleistung?

Um erstmal mit dem „10-Prozent-Mythos“ aufzuräumen: Nein, wir nutzen natürlich nicht nur 10% unseres Gehirns – auch wenn man das bei eingingen Personen annehmen könnte *räusper*. Diese falsche und widerlegte Behauptung besteht schon seit über 100 Jahren und wird sogar heute noch verbreitet und angenommen [7]. Auch Hollywood bedient sich diesem Mythos immer wieder, wie im Film „Lucy“ von 2014. [4]

Das Gehirn

Grob Aufgeteilt ist das Gehirn in Hirnstamm, dem hinteren Kleinhirn, Großhirn und dazwischen das Zwischenhirn. Innerhalb unseres Gehirns befinden sich 86 Milliarden Nervenzellen, auch Neuronen genannt. [2] Und die nutzen wir nicht zu 100% gleichzeitig – und das ist auch gut so, denn das würde in einen tödlichen epileptischen Anfall enden. [3]

Das Gehirn macht nur 2% [1,5 bis 2kg] unseres Körpergewichts aus, verschlingt aber 10-mal so viel von unserem Energie-Akku [3, 40% Sauerstoffs], während es die Signale mit den Neuronen über die 100 Billionen Synapsen Verbindungen austauscht. [7] Den Akku durch gute Ernährung voll zu tanken ist also wichtig. Wir nutzen verschiedenste Gehirnareale für unterschiedliche Aufgaben – aber halt nicht zur gleichen Zeit. Selbst beim stillen faulen Video schauen, wie jetzt gerade, werden Gehirnbereiche aktiv, die der Mensch sonst für Bewegungen und Sprechen benötigt. [8]

Grenzen des Mentalen Kurzzeitspeicher

Unser Gehirn kann 7 ± 2 Chunks im Kurzzeitgedächtnis präsent halten. Das ist die sogenannte Millersche Zahl. [13] Ein Chunk ist eine Informationseinheit: Das können Buchstaben, Zahlen oder Wörter sein. Benannt wurde der Begriff Chunk (nicht Chuks) nach dem Psychologen George Miller. [18] Inzwischen geht man eher von 3 bis 4 Chunks aus [9,10] – unsere sogenannte Merkspanne. Seine Merkspanne kann man auch testen. Merkt euch einmal diese 12 Buchstaben: eswnatcisfsh. Gar nicht so einfach. Wie sieht es mit diesen 7 Buchstaben aus: byuuteo? Funktioniert deutlich besser, oder? Einfacher wird es durch sogenanntes Chunking. Das heißt durch Sortieren und Blöcke bilden von Chunks können wir uns Dinge einfacher merken, wie z.B. Wörter: WISSENSCHAFT YOUTUBE. Aber auch ab 7 Wörtern wird es schon schwieriger. Dafür funktioniert es auch gut mit Zahlen wie Telefonnummern. Wie hoch ist eure Merkspanne? Hallo, seid ihr noch da? *Grillen zirpen*

Speicherplatz der mentalen Festplatte

Bei Computern gibt es auch Informationseinheiten. Nämlich Bits. Der Computer versteht nur 1 oder 0. Daher heißt es auch binär für Bi = 2. 8 Bits ergeben wiederum 1 Byte. Kennt man von Megabyte oder Gigabyte. Hinter bestimmten Kombinationen aus Einsen und Nullen stehen Zeichen wie Buchstaben oder Ziffern. Auch wenn der Vergleich zwischen Gehirn und Computer schwierig ist, gibt es dennoch grobe Berechnungen unserer mentalen Festplatten Speicherkapazität, die je nach Quelle abweichen. Ein Psychologe der Northwestern University hat 2010 die Kapazität auf 2,5 Petabyte geschätzt. Das entspricht 2,5 Millionen Gigabyte [11,17]. Zum Vergleich – euer Handy hat vermutlich 128 GB. Je nach Abspiel-Qualität wäre im Kopf demnach Platz für ca. 856 Jahre durchgehend Netflix Filme [12] und Serien und dennoch vergessen wir was der Satz des Pythagoras ist. Ouf.

Liegt natürlich am Alter, was? Denn bereits ab 20 Jahren verliert das Gehirn alle zehn Jahre bis zu 10% der wichtigen Verbindungs-Synapsen. [14] Gegen dieses langfristige Vergessen können wir aber etwas tun.  Wir können unser Gehirn wie Muskeln trainieren, um etwas gegen den geistigen Abbau zu tun. Dafür empfiehlt es sich neue Dinge zu lernen. Wie ihr zum Beispiel mit diesem Video oder auch ein neues Instrument oder eine Sprache. Tatsächlich zeigen Studien auch, dass auch Sportliche Aktivität wie Ausdauertraining helfen. [14]

App Store fürs Gehirn

Aber auch technologisch passiert in diesem Bereich viel. Inzwischen können wir mit Hilfe der Elektroenzephalografien kurz EEG genannt, Gedanken lesen und verstehen. Dafür werden diese Gehirnströme mit einem Computer ausgelesen und mit Künstlicher Intelligenz interpretiert. [19]   Mit Hilfe von Magnetstimulationen über eine Kappe können dann bestimmte Hirnareale stimuliert werden. Mit so einer Gehirn-Computer-Schnittstelle konnte ein querschnittsgelähmter Brasilianer durch die Kraft seiner Gedanken und einem Exoskelett die Fußball WM 2014 eröffnen. [15] Andere Forscher schafften es das Probanden gemeinsam über Gedankenaustausch ein Tetris ähnliches Spiel spielen konnten. [20] Wer weiß, ob wir irgendwann über unser Gehirn eine Verbindung zu externer Software mit Künstlicher Intelligenz bekommen und so Mathematik oder eine Sprache nur noch aus einem App Store herunterladen. [16]

Dass Gehirn und Computer immer mehr zusammenschmelzen, passiert also schon jetzt gerade. Der Vergleich ist also gar nicht so weit hergeholt. Die Leistung unseres Gehirns bleibt bewundernswert – aber was kann es computer-gestützt noch erreichen? Und ist das überhaupt gut? Was denkt ihr darüber?

Denkt auf jeden Fall ans Speichern, damit die Informationen in euren Langzeitspeicher gehen. Ich für meinen Teil werde mein Gehirn erstmal runterfahren. *Windows Shutdown Sound*.

[Falls ihr euch für das Thema interessiert, kann ich euch auch noch dieses Video zu dem Thema empfehlen.]

Quellen:

[1] https://www.ndr.de/ratgeber/gesundheit/Das-Gehirn-Schaltzentrale-unseres-Koerpers,gehirn266.html.

[2] https://www.helmholtz.de/gesundheit/wie-viele-nervenzellen-hat-das-gehirn/

[3] https://www.swr.de/wissen/1000-antworten/gesundheit/1000-antworten-2948.html

[4] https://www.brain-effect.com/magazin/nutzen-wir-wirklich-nur-10-prozent-unseres-gehirns

[5] https://www.klinikum.uni-heidelberg.de/newsroom/kunstliche-intelligenz-schlagt-hautarzte/

[6] https://www.ejcancer.com/article/S0959-8049(19)30221-7/fulltext

[7] https://www.medipresse.de/psychologie/der-zehn-prozent-mythos-so-nutzen-wir-unser-gehirn.html

[8] https://www.20min.ch/story/luc-bessons-lucy-ist-gut-aber-unsinn-698966556238

[10] https://newsroom.unsw.edu.au/news/health/four-%e2%80%9cmagic%e2%80%9d-number

[11] http://www.scientificamerican.com/article/what-is-the-memory-capacity/

[12] https://tipps.computerbild.de/unterhaltung/streaming/netflix-filme-speicherplatz-426695.html

[13] https://de.wikipedia.org/wiki/Millersche_Zahl

[14] https://www.wdr.de/tv/applications/fernsehen/wissen/quarks/pdf/Q_Gehirntraining.pdf

[15] https://www.cnet.com/news/paraplegic-uses-mind-controlled-exoskeleton-to-kick-off-world-cup/

[16] 10x DNA von Frank Thelen, Seite 168ff.

[17] https://www.cnsnevada.com/what-is-the-memory-capacity-of-a-human-brain/

[18] https://karrierebibel.de/millersche-zahl/

[19] https://thenewstack.io/mind-reading-ai-optimizes-images-reconstructed-brain-waves/

[20] https://de.rt.com/newsticker/76958-telepatisches-tetris-forscher-vernetzen-erstmals-gehirne-menschen-videospiel/