Was machen wir im BICS?
Neurofeedback ist eine Methode, bei der Menschen lernen können willentlich über Feedback (z.B. visuell über einen Monitor) gezielt ihre eigene Gehirnaktivität zu beeinflussen. Klassische Verfahren nutzen hierfür meist einfache Kennwerte, etwa die Amplitude bestimmter EEG-Frequenzbänder. Probanden versuchen diese Marker mit meist selbstgefundenen, kognitiven Strategien zu verändern. Während im Bereich des Cognitive Enhancements Verbesserungen auf kognitiver oder behavioraler Ebene im Vordergrund stehen, kommt Neurofeedback in der Therapie unterstützend bei verschiedenen Pathologien zum Einsatz. Ein zentrales Problem bleibt jedoch die sogenannte Inefficacy: manche Personen sprechen auf Neurofeedback an, andere kaum oder gar nicht.
Im BICS untersuchen wir deshalb, ob komplexe und dynamische Marker der Gehirnaktivität die Wirksamkeit von Neurofeedback im Vergleich zu etablierten Verfahren steigern können. Dabei interessiert uns insbesondere, ob Whole-Brain-Ansätze im Vorteil sind gegenüber isolierten Einzelmarkern – und ob dynamisch angepasstes Feedback bessere Trainingseffekte erzielt als statische Verfahren. Weiterhin entwickeln wir Methoden, um aus Task-Related EEG-Experimenten Marker zu extrahieren, die als Grundlage im Neurofeedback dienen können. Auf diese Weise wollen wir gezielt spezifische kognitive Funktionen wie etwa Exekutivprozesse trainierbar machen.
Neben diesen Closed-Loop-Ansätzen forschen wir im BICS auch an Open-Loop BCIs. Open-Loop bedeutet, dass es keinen geschlossenen Rückkopplungskreis wie bei Neurofeedback gibt. Stattdessen werden Trigger aus Gehirnaktivitätsmustern extrahiert, um damit Aktuatoren – wie z.B. einen Roboterarm – anzusteuern.
Im BICS sind wir an neuartigen Triggerarten interessiert, die sich aus Whole-Brain-Patterns extrahieren lassen. Hierzu zählen z.B. sogenannte EEG-Microstates. Außerdem gehen wir der Frage nach, ob individualisierte Triggergenerierung zu einer höheren Effizienz im Umgang mit BCIs führt als vorgegebene, modalitätsspezifische Trigger.
Über die BCI-Forschung hinaus beschäftigen wir uns auch mit Resting-State EEG, funktioneller Konnektivität, Brain Graphs, Brain Activity-based Biomarkers, Micro- und Connectivity States.
Lehre im Labor
Laufendes Angebot von Bachelor- und Masterarbeiten sowie Forschungsarbeiten im Rahmen des Master Medizintechnik, Master Maschinenbau und Master of Applied Research. Weiterhin finden im Labor Projektarbeiten und Programmierprojekte statt.
Forschung im Labor
Aktuell laufende Projekte:
- EEG Neurofeedback Training for Modulating EEG Connectivity Dynamics and investigation of EEG Connectomes as Potential Biomarkers
- EEG Neurofeedback Training for Modulating EEG Microstate Dynamics and investigation of EEG Microstates as Potential Biomarkers
- Using EEG Microstates from Motor Imagery Data as Potential BCI Triggers
- Investigation of Clustering Approaches for the Extraction of EEG Microstates
- Individualized and Context-free Triggers for Brain-Computer Interfaces
- EEG Microstates, Graph Theory, and Graph Neural Networks
Laborausstattung
- 64-Kanal EEG-Gerät mit aktiven Elektroden (BioSemi)
- 32-Kanal EEG-Gerät mit aktiven Elektroden (BioSemi)
- Zwei 16-Kanal EEG-Geräte mit passiven Elektroden (OpenBCI)
- EEG-Kappen verschiedener Größen und Modalitäten (3D-gedruckt, saline Dry-Caps, Gel-Caps)