Modifizierte Virtual-Reality-Technologie kann Gehirnaktivität messen

AUSTIN, Texas – Forscher haben ein kommerzielles Virtual-Reality-Headset so modifiziert, dass es die Gehirnaktivität messen und untersuchen kann, wie wir auf Hinweise, Stressfaktoren und andere äußere Kräfte reagieren.

Das Forschungsteam der University of Texas in Austin hat einen nichtinvasiven Elektroenzephalogramm-Sensor (EEG) entwickelt, den es in ein Meta VR-Headset eingebaut hat, das über längere Zeiträume bequem getragen werden kann. Das EEG misst die elektrische Aktivität des Gehirns während der immersiven VR-Interaktionen.

Das Gerät könnte auf vielfältige Weise eingesetzt werden, von der Hilfe für Menschen mit Angstzuständen über die Messung der Aufmerksamkeit oder des mentalen Stresses von Piloten mithilfe eines Flugsimulators bis hin zur Möglichkeit, einem Menschen die Möglichkeit zu geben, durch die Augen eines Roboters zu sehen.

„Virtuelle Realität ist so viel immersiver, als nur etwas auf einer großen Leinwand zu tun“, sagte Nanshu Lu, Professor an der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik und technische Mechanik der Cockrell School of Engineering, der die Forschung leitete. „Es bietet dem Benutzer ein realistischeres Erlebnis und unsere Technologie ermöglicht es uns, besser zu messen, wie das Gehirn auf diese Umgebung reagiert.“

Die Forschung wurde in Soft Science veröffentlicht.

Die Kombination von VR- und EEG-Sensoren hat bereits Einzug in die kommerzielle Sphäre gehalten. Allerdings sind die heute existierenden Geräte kostspielig und die Forscher sagen, dass ihre Elektroden für den Benutzer angenehmer seien, was die potenzielle Tragedauer verlängere und zusätzliche Anwendungen erschließe.

Die besten EEG-Geräte bestehen heutzutage aus einer mit Elektroden bedeckten Kappe, aber das funktioniert mit dem VR-Headset nicht gut. Und einzelne Elektroden haben Schwierigkeiten, einen aussagekräftigen Messwert zu erhalten, weil unsere Haare sie daran hindern, sich mit der Kopfhaut zu verbinden. Die beliebtesten Elektroden sind starr und kammförmig. Sie werden durch die Haare eingeführt und verbinden sich mit der Haut, was für den Benutzer ein unangenehmes Erlebnis ist.

„Alle diese gängigen Optionen weisen erhebliche Mängel auf, die wir mit unserem System zu beheben versucht haben“, sagte Hongbian Li, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter in Lus Labor.

Für dieses Projekt entwickelten die Forscher unter Federführung von Li eine schwammartige Elektrode aus weichen, leitfähigen Materialien, die diese Probleme überwindet. Das modifizierte Headset verfügt über Elektroden am oberen Riemen und am Stirnpolster, einen flexiblen Schaltkreis mit Leiterbahnen, die Lus elektronischen Tätowierungen ähneln, und ein EEG-Aufzeichnungsgerät, das an der Rückseite des Headsets angebracht ist.

Diese Technologie wird in ein weiteres großes Forschungsprojekt an der UT Austin einfließen: ein neues Roboter-Liefernetzwerk, das auch als bislang größte Studie zu Mensch-Roboter-Interaktionen dienen wird.

Lu ist Teil dieses Projekts und die VR-Headsets werden von Menschen verwendet, die entweder mit Robotern reisen oder sich in einem abgelegenen „Observatorium“ aufhalten. Sie können aus der Perspektive des Roboters mitschauen und das Gerät misst auch über längere Zeiträume die mentale Belastung dieser Beobachtung.

„Wenn man durch die Augen des Roboters sehen kann, zeichnet sich ein klareres Bild davon, wie Menschen auf ihn reagieren, und ermöglicht es den Bedienern, ihre Sicherheit im Falle möglicher Unfälle zu überwachen“, sagte Luis Sentis, Professor an der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Engineering Mechanics, Co-Leiter des Roboterlieferungsprojekts und Co-Autor des VR EEG-Papiers.

Um die Funktionsfähigkeit des VR-EEG-Headsets zu testen, haben die Forscher ein Spiel entwickelt. Sie arbeiteten mit José del R. Millán, einem Fakultätsmitglied am Chandra Family Department of Electrical and Computer Engineering und der Dell Medical School und einem Experten für Gehirn-Maschine-Schnittstellen, zusammen, um eine Fahrsimulation zu entwickeln, bei der der Benutzer einen Knopf drücken muss, um zu reagieren Befehle umsetzen.

Das EEG misst die Gehirnaktivität der Benutzer, während sie Fahrentscheidungen treffen. In diesem Fall zeigt es, wie aufmerksam die Probanden sind.

Die Forscher haben vorläufige Patentunterlagen für das EEG eingereicht und sind offen für eine Partnerschaft mit VR-Unternehmen, um eine integrierte Version der Technologie zu entwickeln.

Medienkontakt

Nat LevyCockrell School of Engineering: [email protected]