Implementierung eines Frameworks für das Hyperscanning: simultane Untersuchung von Hirnaktivierungen mehrerer Probanden

Abstract

Die echtzeitbasierte funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT) ermöglicht es, auf Grundlage der Hirnaktivierung verschiedener Areale eine Kommunikation zwischen Mensch und Maschine zu realisieren. Dieses Prinzip wird bereits für Hirn-Computer-Schnittstellen (BCI) oder Neurofeedback genutzt. Eine Erweiterung stellt das sogenannte Hyperscanning dar, bei dem zwei oder mehr Probanden simultan in verschiedenen MR-Tomografen untersucht werden. Eine bisher nicht verwirklichte Kombination von BCI und Hyperscanning sollte daher die Kommunikation mehrerer Probanden ermöglichen, beispielsweise für die Untersuchung von sozialer Interaktion. Dies erfordert die gleichzeitige Steuerung und aufeinander abgestimmte Datenauswertung in Echtzeit. Hierzu wurde ein Framework entwickelt und in einer Pilotstudie die technischen Anforderungen optimiert. Das System konnte dazu eingesetzt werden, um mittels Aktivierung des Motorcortex gemeinsam oder unabhängig verschiedene Aufgaben durchzuführen. Die Hirnaktivität des Motorcortex wurde von den Probanden im Sinne eines Neurofeedback-Mechanismus selbst in verschiedenen Stufen reguliert. Abhängig von der Aufgabenstellung wurde eine Kugel mithilfe der Hirnaktivierung verschieden positioniert. Das Ergebnis wurde beiden Probanden visualisiert und diente zur Erfolgskontrolle. Dieses einfache Modell wurde erfolgreich realisiert und kann auf andere Hirnareale, die beispielsweise das emotionale Netzwerk umfassen, erweitert werden.