Von Gadgets und Cyborgs

Wer in den Achtziger Jahren aufgewachsen ist, der zählt Inspector Gadget zu seinem Repertoire an Kindheitshelden. Ich jedenfalls rufe noch heute selbstvergessen „Go-go-gadgeto Armeeeeeee!“ wenn sich die Keksdose wieder einmal außerhalb meiner Reichweite befindet. Inspector Gadget, man wird sich erinnern, hatte Teleskopstangen an Händen und Füßen, die er auf Zuruf ausfahren konnte, um auch beliebig weit entfernte Dinge zu erreichen. Zu seinen Gadgets gehörten auch ein Propeller, gut im Hut versteckt, sowie ein ganzes Arsenal an Schweizer-Messer-Werkzeugen unter dem Trenchcoat.

Inspector Gadget ist, zumindest der Definition zufolge, ein Cyborg. Der Begriff „Cyborg“ stammt aus dem Englischen und setzt sich zusammen aus „cybernetic“ und „organism“. Er bezeichnet also einen biologischen Organismus, der durch technische bzw. technologische Implantate zusätzliche Funktionen erhält oder vorhandene Defizite ausgleicht. Der Definitionsbereich befindet sich auf einem Kontinuum: Manche glauben, ein Cyborg sei nur, wessen (medizinisches) Hilfsmittel gänzlich mit dem Körper verschmelze und durch Rückkopplung mit dem Gehirn die Fähigkeiten des Trägers maßgeblich erweitere. Unter diese Definition fallen beispielsweise Träger eines Cochlea-Implantats. Andere fassen den Begriff weiter und inkludieren auch Personen, deren Hilfsmittel nicht unmittelbar in den Körper integriert sind. Hierzu zählen unter anderem Träger von Körperprothesen oder gar Benutzer von Smartphones oder Datenbrillen. Feststeht jedenfalls, wer sich als „Cyborg“ identifiziert, tut dies mit Stolz, Enthusiasmus und Innovationsdrang.

The roadable synapse – Auf der Straße zwischen Gadget und Cyborg

In a way, the Roadable Synapse is the realization of another 20th century dream—the antithesis of the leisured utopia promised by automation. It’s the cyborg future that worried thinkers in the 1960s, the notion that our relentless effort to extend our powers and senses will eventually cause us to merge with our inventions.“ –Lee Simmons

Eine neuartige Variante des Cyborg-Komplexes haben sich der Künstler Jonathon Keats und Hyundai-Ingenieur Ryan Ayler ausgedacht. Die „roadable synapse“ – die fahrbare Synapse – ist ein Fahrzeug, welches die Wahrnehmung des Fahrers mit der Wahrnehmung des Autos verschaltet: Alles, was dem Auto auf der Fahrbahn widerfährt – gedrosseltes oder beschleunigtes Tempo, enge Kurvenlage, abruptes Bremsen etc. – wird dem Fahrer in der Kabine durch Musik ‚erfahrbar‘ gemacht. Tritt man z.B. auf das Gaspedal, wird auch die Musik beschleunigt – Umgekehrtes gilt für gedrosselte Geschwindigkeit. Die „roadable synapse“ erfasst also den Istwert der Maschine und konvertiert ihn in Musik, die beim Fahrer eine entsprechende emotionale Reaktion hervorrufen soll. So entsteht eine reziproke Beziehung zwischen Mensch und Maschine, in der beide Teile zunächst scheinbar als eigene Entitäten erhalten bleiben.

„The Cyborg Future“ – VR in Medizin und Therapie

Es ist unwahrscheinlich, dass die „roadable synapse“ über ihren Status als Konzeptfahrzeug hinauswachsen wird. Jonathon Keats ist eben Künstler und Philosoph – und als solcher will er den gesellschaftlichen Diskurs über den menschlichen Umgang mit der Technologie anstoßen und vielleicht auch ad absurdum führen. Denn im Sinne einer fragwürdigen Selbstoptimierungswut haben viele Konsumenten die Beobachtung ihrer Körperfunktionen bereits an Smart Watches abgegeben. Zudem dokumentieren Gesundheits-Apps Diabetes- und Blutdruckwerte, zeigen den Eisprung an, zählen Kalorien, helfen beim Schlafen und auch beim Nikotinentzug. Die Verschmelzung von Körper und Technologie ist längst Teil unseres gelebten Alltags.

Es war einmal… die virtuelle Realität

Es war einmal… das Leben ist ein weiterer Klassiker aus den bunten Achtzigern. Die pädagogisch wertvolle Zeichentrickserie erklärte mit entwaffnender Einfachheit alle lebenswichtigen Prozesse des menschlichen Körpers. Der Körper selbst wurde dabei als Universum dargestellt, das wahlweise von Blutkörperchen bereist oder auch von Viren bedroht wurde. Die Serie nahm so gleichsam die kindlichen Zuschauer auf eine Reise ins Innere des Körpers mit.

Seit der Einführung von VR-Headsets wie dem Oculus Rift für PCs und Spielkonsolen und dem Samsung Gear VR für mobile Endgeräte findet das Bereisen fremder Universen nicht mehr in der Zweidimensionalität des Fernsehbildschirms statt. Denn die VR-Industrie arbeitet mit Hochdruck an der Etablierung immer leistungstärkerer VR-Headsets auf dem Verbrauchermarkt. (Auf der Oculus Connect-Konferenz im Oktober diesen Jahres hat Facebook sogar das Erscheinen eines autarken VR-Headsets für 2018 angekündigt.) Auch für das Erkunden des menschlichen Körpers eröffnen VR-Headsets eine Vielzahl erstaunlicher Möglichkeiten. Ihre Anwendungsmöglichkeiten in der medizinischen Ausbildung sowie ihr Nutzen für die Therapie physischer und psychologischer Erkrankungen werden bereits international genutzt und wissenschaftlich weiter erforscht.

Medizinische Ausbildung in der Virtuellen Realität

Die Virtuelle Realität gehört bereits seit 2011 zum Alltag am Trainingszentrum für Mininal Invasive Chirurgie am Universitätsklinikum Heidelberg. Dort werden Medizinstudenten und angehende Fachärtze der Chirurgie an OP-Simulatoren geschult und optimal auf die Gegebenheiten in realen Operationssälen vorbereitet. Um die Operation am virtuellen Patienten möglichst praxisnah zu gestalten, sind viele der möglichen Komplikationen bereits in die Simulation einprogrammiert. Auch kann das Programm verschiende Gewebstypen und deren spezifische Dichte abbilden. Ist eine Gewebeschicht leichter zu durchtrennen als eine andere, werden die unterschiedlichen Gewebswiderstände durch Motoren in den Operationswerkzeugen nachempfunden. Auf diese Weise werden Augen als auch Hände der angehenden Chirurgen trainiert. Durch die eingehende, realitätsnahe Schulung an den virtuellen Simulatoren verbessert sich das Selbstbewusstsein der jungen Ärzte und auch die Sicherheit der Patienten während späterer Operationen.

Die beiden VR-Simulatoren des heidelberger Trainingszentrums für Minimal Invasive Chirurgie stammen vom US-amerikanischen Weltmarktführer 3D Systems. Aber auch in Deutschland gibt es Pioniere im Bereich der virtuellen Medizin. Das Hamburger Projekt Voxel-Man beispielsweise ist spezialisiert auf OP-Simulationen aus dem Bereich der Dentalchirurgie und der endoskopischen Nasenhöhlenchirurgie. Das Technologieunternehmen VRmagic in Mannheim hingegen fertigt OP-Simulatoren für die Augenmedizin. Mit solchen Geräten erlernen werdende Augenärzte zum Beispiel das Operieren eines Grauen Stars, noch bevor sie mit einem erkrankten Auge konfrontiert werden. Bei dieser OP wird mit einer verkabelten Pinzette eine virtuell generierte Linsenkapsel von einem ebenso virtuellen Auge genommen. Das erfordert motorische Feinstarbeit, die an den Simulatoren milimetergenau eingeübt werden kann.

Virtuelle Realität und empathisches Erleben

An der renommierten Stanford University erforscht das Virtual Human Interaction Lab zwischenmenschliche Interaktion innerhalb digitaler Umgebungen. Unter anderem interessiert es die Forscher, ob das immersive Erleben alternativer Realitäten sich auf die Empathiefähigkeit der Testpersonen auswirken kann. In einem 2013 durchgeführten Projekt versetzten die Forscher eine Testgruppe in eine immersive Welt, in der sie unter Farbenblindheit litten. Eine zweite Testgruppe erlebte die gleiche immersive Welt ohne Einschränkung ihrer Sehkraft, wurde aber dazu aufgefordert, sich die Farbenblindheit vorzustellen. Die Ergebnisse der Studie legten nahe, dass das Erleben in der VR die Fähigkeit, sich in die Lebensrealität anderer Menschen hineinzuversetzen, deutlich fördern kann.

Das Erleben in der virtuellen Realität ermöglicht es Menschen demnach, Erfahrungen zu sammeln, die sie in der Realität nicht oder auch nicht mehr hätten machen können. Für Menschen mit körperlichen Einschränkungen kann die VR Umgebungen schaffen, in denen sie Aktivitäten wie Fahrradfahren, Reiten, Surfen oder Wandern beinahe unabhängig von ihrer Körperbehinderung erleben können. Verschiedene Firmen arbeiten inzwischen individuell mit körperbehinderten Menschen zusammen, um die virtuellen Umgebung perfekt auf deren Bedarfe abzustimmen. Ist das Bewegungsspektrum etwa durch einen Rollstuhl eingeschränkt, benötigt man für die Steuerung der Gliedmaßen in der VR Sensoren, die durch Kopf- oder Handbewegungen bedient werden können. Immersiv Erlebtes kann für die betroffenen Personengruppen insofern neue Lebensqualität bieten, als dass die immersiv gemachten Erfahrungen vom Gehirn als durchaus real wahrgenommen werden.

Virtuelle Realität in Rehabilitation

Zur Rehabilitation von körperbehinderten Kindern und Jugendlichen haben die Dynamic Stiftung und Informatiker der walisischen Glyndwr University im April 2017 ihre Kräfte vereint. Um sportliche Aktivitäten für junge körperbehinderte Menschen angenehmer und erfreulicher zu gestalten, arbeitet der Zusammenschluss an VR-unterstützten Trainingsmethoden. Ziel der Initiative ist es, Trainingseinheiten an stationären Sportgeräten durch VR-Headsets mit immersiven Inhalten zu verknüpfen. Zu diesem Zweck sollen Sensoren an den Geräten angebracht werden, die die Bewegungsinformation in die virtuelle Realität einspeisen.

Etwa aufgrund von Schmerzen oder mangelnder Körperkontrolle während des Trainings empfinden Menschen mit Körperbehinderung sportliche Aktivitäten oft als unangenehm. Das VR-unterstütze Programm soll die Aufmerksamkeit der Jugendlichen von Schmerzen und Angstgefühlen abziehen und das Training auf diese Weise angenehmer und spannender gestalten. Durch mehr Freude am Training soll die Mobilität der Jugendlichen langfristig garantiert werden.

Auch für Schlaganfallpatienten bietet die VR ähnliche Behandlungsmöglichkeiten. In einer 2015 durchgeführten Studie konnten Wissenschaftler der katalanischen Universitat Pompeu Fabra positive Ergebnisse für VR-basierte Behandlungen bei Menschen nachweisen, die in Folge eines Schlaganfalls halbseitig teilweise gelähmt waren. Während der virtuellen Immersion wurde den Probanden vermittelt, dass ihre unvollständig gelähmte Hand weitaus beweglicher sei als es tatsächlich der Fall war. Die positive Verstärkung in der VR führte in der Folge dazu, dass die Probanden die betroffene Hand auch in der Realität wieder deutlich öfter gebrauchten. Ein weiterer Verfall der Motorik kann auf diese Weise nicht nur aufgehalten werden. Tatsächlich kann das Bewegungsspektrum der betroffenen Gliedmaßen nachhaltig verbessert werden.

Virtuelle Realität in der Phobie- und Traumabehandlung

Die Fähigkeit der VR, Situationen realitätsgetreu nachzuempfinden, macht sich auch die Psychotherapie zu Nutze. Besonders für die Therapie von Angststörungen scheint die Immersion in der VR vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten bieten zu können. Eine Forschergruppe am King’s College London erforscht beispielsweise die Nützlichkeit der Immersion zur Behandlung von Arachnaphobie und Klaustrophobie. Im Sinne einer klassischen Expositionstherapie werden Probanden mit den Inhalten ihrer schlimmsten Ängste – in diesem Fall Spinnen und enge Räume – virtuell konfrontiert und lernen schrittweise, ihre Reaktionen auf den angsterzeugenden Reiz zu regulieren. Für den Erfolg dieser Art von Behandlung ist es von besonderer Bedeutung, dass die nachgestellten Situationen zwar nur virtuell, die emotionalen Reaktionen des Patienten jedoch durchaus real sind.

In ähnlicher Weise wurde an der Georgia Tech am Einsatz immersiver Inhalte zur Behandlung post-traumatischer Belastungsstörungen bei Vietnamveteranen gearbeitet. Zwischen 1997 und 1998 entwickelte die Virtual Environments Group der Georgia Tech unter dem Namen Virtual Vietnam ein Programm, das Szenarien des Vietnamkriegs in der VR nachbildete. Unter Betreuung eines Psychotherapeuten durchlebten Veteranen des Vietnamkrieges ihre Erfahrungen in Kampfhelikoptern und auf Helikopterlandeplätzen noch einmal in der VR. Stimuli wie Soundeffekte und Vibrationen des nachempfundenen Helikoptersitzes wurden dabei reguliert und individuell auf den Patienten angepasst. Wissenschaftliche Studien legen nahe, dass die VR-basierte Behandlung von post-traumatischen Belastungsstörungen eine valide und zukunftsfähige Alternative zu traditionellen, gesprächsbasierten Behandlungsweisen bietet.

Virtuelle Realität in der Schmerztherapie

Am Harborview Burn Center der University of Washington erforscht man seit zwei Jahrzehnten den Einsatz von VR in der Behandlung von Patienten mit Verbrennungswunden. Vor allem während der Wundversorgung erleiden Verbrennungspatienten starke Schmerzen, die teilweise das Trauma der ursprünglichen Verbrennungserfahrung reaktivieren können.

Um dieser Patientengruppe Linderung zu verschaffen, hat das Harborview Burn Center einen Ansatz entwickelt, in dem die Verabreichung herkömmlicher Schmerzmittel mit dem Einsatz immersiver Erfahrungen kombiniert wird. Das VR-Programm SnowWorld versetzt die Verbrennungspatienten während der Wundversorgung in eine virtuelle Welt aus Schnee und Eis. Das Eintauchen in diese eisig kalte Umgebung soll dabei zumindest teilweise vom Erleben des Verbrennungsschmerzes ablenken.

Snow World (2003). Quelle: www.vrpain.com

Auf der Homepage des Schmerzforschers Sam Sharar, Professor an der University of Washington, heißt es zur VR-basierten Schmerztherapie: „Immersive VR-basierte Ablenkung ist eine neuartige, nicht-pharmakologische, schmerzstillende Methode, die intensive kognitive Ablenkung einsetzt — das Abtauchen in ein interaktives, virtuelles Umfeld —, um die Aufmerksamket der Patienten von einem schmerzhaften Stimulus abzuziehen und so das subjektive Schmerzempfinden zu reduzieren. Diese Methode ist in verschiedenen klinischen Situationen erprobt worden, die verfahrensbedingten Schmerz hervorrufen, darunter Wundversorgung, Physiotherapie, Zahnbehandlung und kleinere chirurgische Eingriffe.“ (eigene Übersetzung)

Seit ihren bescheidenen Anfängen in den achtziger Jahren hat sich die VR zu einem bedeutenden Industriezweig entwickelt. Schätzungen zufolge soll sich der globale Umsatz der VR-Industrie bis zum Jahr 2020 auf eine Höhe von ca. 21 Milliarden US-Dollar hinauf schwingen. Mit dem Vertrieb von VR-Headsets und Konsolen verdienen Marktgiganten wie Google, Sony und Samsung am Technologieenthusiasmus der Gaming-Community. Jenseits des farbenfrohen Marktrummels leistet die VR aber auch einen leisen Beitrag zur medizinischen Ausbildung sowie zur Heilung von körperlichen und seelischen Beschwerden. „The cyborg future“ ist eben nicht nur beunruhigend, sondern auch die Zukunft.

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