Escape-the-Lab - Angewandte Neuropsychologie in Mensch-Maschine-Systemen

Die Lehrveranstaltung „Angewandte Neuropsychologie in Mensch-Maschine-Systemen“ richtet sich an Masterstudierende der beiden Studienrichtungen Psychologie an der Universität Graz und Computational Social Systems (CSS), einem gemeinsamen Masterstudium der Universität Graz und der Technischen Universität Graz. Aus diesem Grund ist dieser Kurs in hohem Maße interdisziplinär, da Studierende mit unterschiedlichen Erfahrungshintergründen und Kompetenzprofilen aus verschiedenen Disziplinen daran teilnehmen. Der Kurs ist international ausgerichtet und wird in englischer Sprache durchgeführt, da auch regelmäßig Studierende aus dem Ausland daran teilnehmen.

Im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung entwickelt sich die Technologie der Mensch-Computer-Interaktion in rasantem Tempo. Über Gehirn-Computer-Schnittstellen (sogenannten Brain-Computer-Interfaces, BCI) können Menschen nur mit Hilfe ihrer Gehirnaktivierung über einen Computer kommunizieren oder externe Geräte wie einen Rollstuhl oder eine Neuroprothese steuern. Unternehmen verkaufen Neurotechnologien, welche die kognitiven Fähigkeiten verbessern sollen. Es werden Chips in menschliche Gehirne implantiert, um einen Computer oder ein Smartphone zu steuern. Um diese Technologien zu verstehen und später sachgemäß und sinnvoll in der klinischen Praxis anwenden zu können, ist es unzureichend, wenn Studierende diese Technologien nur theoretisch kennenlernen. Aus diesem Grund biete ich in meinem Seminar nicht nur theoretische Hintergründe zu diesen Themen an, sondern lege auch großen Wert auf praktische Erfahrungen mit diesen Technologien auf verschiedenen Ebenen. Die kritische Auseinandersetzung mit diesem Thema ist mir sehr wichtig, um sowohl die positiven als auch die negativen Aspekte dieser Anwendungen zu beleuchten und Aufmerksamkeit auf kritische und hochaktuelle Themen wie Neurorechte zu lenken.

Das Ziel dieses Kurses ist es, das theoretische und praktische Wissen über Mensch-Maschine-Schnittstellen multidimensional zu vertiefen und das kritische Denken der Studierenden in diesem Kontext zu stärken. Dadurch sollen sie in die Lage versetzt werden, Neurotechnologien verantwortungsbewusst zu nutzen und einen Beitrag zu ihrer weiteren Erforschung und Entwicklung leisten zu können.

Um diese Ziele zu erreichen verwende ich verschiedene, interaktive und innovative Lehrmethoden:

In einem projektbasierten Ansatz lernen die Studierenden, wie sie ihr eigenes BCI-System entwickeln können. In einem Projekt zeichnen die Studierenden ihre eigene Gehirnaktivierung mittels Elektroenzephalographie (EEG) auf und versuchen auf Basis von maschinellem Lernen verschiedene mentale Zustände zu klassifizieren bzw. im gemessenen Gehirnsignal zu detektieren.

In einem anderen Projekt erstellen die Studierenden ihre eigene Schnittstelle zwischen aufgezeichneten Gehirnaktivierungsmustern und einer virtuellen Realität (VR). Die virtuelle Realität soll anhand dieser Schnittstelle mittels Veränderungen in Gehirnsignalen angesteuert bzw. verändert werden. Diese beinhalten das Entwerfen und die Entwicklung eines VR-Szenarios, wie z.B. eines virtuellen Avatars auf einer Insel. Die Bewegung des virtuellen Avatars wird dann durch Veränderungen in der Gehirnaktivierung in Echt-Zeit gesteuert. Die Studierenden finden diese Aufgabe unterhaltsam und sie erwerben praktische Fähigkeiten für zukünftige Karrieren, insbesondere in Bereichen wie der Klinischen Psychologie, wo virtuelle Realitäten zunehmend in der Intervention eingesetzt werden.

Auch der Aspekt der digitalen Transformation wird in meiner Lehre berücksichtigt. In meinem Kurs behandele ich u.a. den Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI). Mein Ziel ist es, einen offenen Ansatz für diese Methoden zu fördern, während ich gleichzeitig ihre Grenzen hervorhebe. Ich erläutere die Richtlinien der Universität Graz für die Verwendung von textgenerierenden KI-Systemen. In einer praktischen Übung erkunden die Studierenden die Grundlagen neurowissenschaftlicher Methoden entweder mithilfe eines herkömmlichen Lehrbuchs oder eines KI-Tools (z.B. ChatGPT) auf ihren Mobiltelefonen oder Laptops und vergleichen dann die Antworten. Sie werden ermutigt, die Nützlichkeit der KI-generierten Antworten kritisch zu bewerten, Abweichungen vom Lehrbuch festzustellen um das Potenzial und die Einschränkungen dieser KI-Werkzeuge zu erkennen.

Ein weiterer zentraler Punkt meiner Lehre ist der Einsatz von spielerischen Elementen (Gamification), um die Entwicklung von praktischen Kompetenzen bei den Lernenden zu fördern. Dafür habe ich ein sogenanntes "Escape-the-Lab"-Spiel entwickelt, angelehnt an die sehr beliebten Escape Games. Bei Escape-the-Lab handelt es sich um eine praktische Labordemonstration, die als ein Escape-Room-Spiel durchgeführt wird. Es ermöglicht den Studierenden, sich mit dem Kursinhalt auseinanderzusetzen und auf unterhaltsame Weise den Umgang mit neurowissenschaftlichen Methoden (z.B. EEG, Nah-Infrarot-Spektroskopie NIRS, Methoden zur elektrischen Gehirnstimulation) zu üben. Die Studierenden müssen sich auf dieses Spiel vorbereiten, da es vorausgehendes Wissen erfordert, um einige Rätsel im Labor zu lösen. Das Spiel findet im Labor statt, und die Studierenden haben die Aufgabe, einen Schlüssel zu finden, um aus dem Labor von "Doktor Neuron" zu entkommen. Sie müssen verschiedene Rätsel lösen, wie z.B. das Montieren eines EEGs und das Initiieren eines BCI-Systems, bei dem ein/e Studierende/r ein Computerspiel mithilfe seiner/ihrer Gehirnsignale steuert. Wenn man das Computerspiel erfolgreich mit der eigenen Gehirnaktivierung ansteuert, erhält man ein Codewort, das einen zum nächsten Rätsel führt, und so weiter. Die Studierenden nehmen in Gruppen von drei oder vier Personen am Escape-Spiel teil.

Im Sinne eines studierendenzentrierten Lehrens bemühe ich mich, das Engagement der Studierenden, interaktives Lernen und die Zusammenarbeit untereinander zu fördern, indem ich eine Umgebung schaffe, die diese Aktivitäten ermöglicht. Die Gruppengrößen für Projekte und das Escape-Spiel werden sorgfältig gewählt, um den Ideenaustausch und die Zusammenarbeit zu erleichtern sowie praktische Erfahrungen und kritisches Denken zu fördern. Ich nehme aktiv an Diskussionen mit den Studierenden teil, verwende anregende Fragen, um die Interaktion zu fördern, und bitte um Feedback, um zukünftige Kurse zu verbessern. Die Studierenden wenden theoretisches Wissen in der Praxis an, beispielsweise durch das Messen von EEG oder NIRS in praktischen Sitzungen, was ihre Autonomie und kontinuierliche Anstrengung weiter fördert. Mein Lehransatz ist auf vielfältige Beteiligungsmöglichkeiten und die praktische Anwendung des Kursinhalts ausgerichtet. Zudem haben die Studierenden die Möglichkeit, den Kurs aktiv mitzugestalten, indem sie unter meiner Supervision einzelne Einheiten zu bestimmten Themen (z.B. Gedankenlesen mittels neurowissenschaftlicher Methoden/Neuromythen, Neuro-Enhancement, Einsatz von Virtueller Realität und dem Metaversum usw.) eigenständig gestalten können.

Durch meinen multi-modalen und interaktiven, spielbasierten Lehransatz strebe ich danach, den Erwerb praktischer Kompetenzen im Umgang mit Mensch-Maschine-Systemen sowie die kritische Reflexion darüber zu maximieren.