Verkehr – Unfallvermeidung
Der Blick ins Gehirn des Fahrers
Elektronische Assistenzsysteme helfen nur dann, Unfälle zu vermeiden, wenn sie dem Fahrer die nötigen Informationen richtig aufbereitet und zum optimalen Zeitpunkt übermitteln. Doch wann ist das? Forscher bei DaimlerChrysler wollen es nun genau wissen: Sie untersuchen, was im Kopf eines Autofahrers vor sich geht.
Was geht im Kopf dieser Fahrerin vor? Wie verarbeitet sie das Geschehen auf der Straße oder Informationen von Assistenzsystemen? Mit Hilfe von Elektroden messen die Forscher ihre Gehirnströme
"Dieses Produkt gefährdet Ihre Gesundheit" könnte analog zur Zigarettenschachtel auf jeder Autokarosserie stehen, wenn es nach Prof. Dr. Kare Rumar vom schwedischen Forschungsinstitut für Straße und Transport in Linköping ginge: "Die Teilnahme am Straßenverkehr ist in den meisten Ländern nach wie vor die gefährlichste tägliche Arbeit – vierzigmal gefährlicher als das, was ein Industriearbeiter tut." Die Statistik untermauert dieses trübe Bild. Etwa 42 000 Menschen sterben derzeit in Europa pro Jahr durch Verkehrsunfälle; nur Krebs birgt ein höheres Todesrisiko. Immerhin haben sich aber seit dem unfallträchtigsten Jahr 1970 mit 78 000 Getöteten die Opferzahlen fast halbiert.
Diesen Rückgang verbucht die Automobilindustrie teilweise auf ihr Konto. Denn die Autos sind in den letzten 30 Jahren deutlich sicherer geworden. Systeme wie Airbag (Markteinführung 1981), intelligente Bremshilfen wie ABS (1978) und ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm, 1995) oder BAS (Bremsassistent, 1996) milderten Unfälle ab oder verhinderten sie sogar. Damit wollen sich die Autoproduzenten aber nicht zufrieden geben. Der Forschungsvorstand der DaimlerChrysler AG, Klaus-Dieter Vöhringer, formuliert das Ziel: "Jeder zweite Unfall wird sich künftig vermeiden lassen – vorausgesetzt, die beteiligten Fahrzeuge sind mit Fahrerassistenzsystemen ausgestattet." Elektronische Systeme sollen kritische Situationen rechtzeitig erkennen, um den Fahrer zu informieren, zu warnen oder im Notfall selbsttätig einzugreifen. Damit soll die Vision vom "Unfallfreien Fahren" in den nächsten Jahrzehnten greifbar werden, glaubt Vöhringer: "Wir haben sie bewusst maximal formuliert, um alle technologischen Lösungen auszuschöpfen."
Die Forschungsergebnisse geben Grund zum Optimismus. Heute geschehen z.B. etwa 38 % der tödlichen Unfälle, weil der Fahrer abgelenkt ist oder einschläft, weitere 46 % beruhen auf Fehleinschätzungen (siehe Grafik).
- Unaufmerksamen oder schläfrigen Fahrern setzt DaimlerChrysler einen Spurassistenten ins Cockpit: Eine Videokamera erkennt die Fahrbahnmarkierungen. Lenkt der Fahrer ohne zu blinken zu weit nach rechts oder links, löst der Spurwarner über den entsprechenden Radiolautsprecher ein Nagelbandrattern aus. Intuitiv lenkt der Fahrer daraufhin wieder in die Spur zurück. Bereits über 600 Lkw fahren mit diesem Lane Departure Warner.
- Für Fehleinschätzungen bei trübem Wetter oder Nachtfahrten werden "Laseraugen" entwickelt. Infrarot-Laserlicht hellt – für den Fahrer unsichtbar – die Straße etwa 150 Meter weit auf, dreimal weiter als ein herkömmliches Abblendlicht. Dieses Infrarotbild nimmt eine spezielle Videokamera auf und überträgt es auf einen Monitor hinter dem Lenkrad.
- Bei anstrengendem Stop-and-Go-Verkehr oder unübersichtlichen Verkehrssituationen in der Stadt soll der "Innenstadtassistent" den Fahrer entlasten. Auch hier analysieren Kameras das Verkehrsgeschehen. Das Fahrzeug folgt selbstständig dem Vordermann, hält einen vorgewählten Abstand ein und erkennt Stoppschilder, Ampeln und Fußgänger.
Noch ist jedoch unklar, ob diese virtuellen Beifahrer im Alltag narrensicher funktionieren. Wiegen sie den Fahrer nicht in trügerischer Sicherheit? Lenken ihn Zusatzinformationen nicht eher ab, als dass sie ihn schützen? Um solche Fragen zu beantworten, beziehen die Ingenieure immer mehr Psychologen, Anthropologen, Ergonomen und Neurophysiologen mit ein: "Der Mensch als Autofahrer reagiert nicht immer gleich und nicht immer rational", urteilt Dr. Werner Reichelt, Leiter des Bereichs Mensch-Maschine-Interaktion bei DaimlerChrysler. "Diese Unterschiede wollen wir erkennen und in ihren komplexen Wechselwirkungen beherrschbar machen."
Beispiel Fluchtreflex: Muss der Fahrer einem plötzlich auftauchenden Hindernis ausweichen, neigt er zu übertriebenen Lenkmanövern, weil er reflexartig reagiert. Beispiel selektive Wahrnehmung: Nur was der Fahrer im Augenblick für wichtig hält, dem widmet er seine Aufmerksamkeit, wie dem Lesen von Straßennamen oder dem quengelnden Kind auf dem Rücksitz. Dabei könnten ihm eine rote Ampel, ein Fußgänger oder Bremslichter des Autos vor ihm entgehen. Was im Kopf eines Fahrers während solcher Notsituationen vorgeht, wissen die Forscher noch zu wenig. Doch diese Erkenntnisse brauchen sie, um sinnvolle Assistenzsysteme zu bauen.
Mit Hilfe der Neurophysiologie wollen sie nun herausfinden, wie das Gehirn beim Autofahren arbeitet. Die Forscher nutzen dazu den Effekt, dass am Denken beteiligte Hirnbereiche viel Sauerstoff verbrauchen. Dies können Verfahren wie die funktionelle Magnetresonanz-Tomographie (fMRT) sichtbar machen. Dazu liegen die Probanden in einem Tomographen. Über eine Stereobrille mit Minibildschirmen sehen sie etwa ein Labyrinth, durch das sie mit Hilfe eines Joysticks navigieren. Der erhöhte Sauerstoffverbrauch zeigt, welche Zellen dabei aktiv sind.
Ein erstes Ergebnis war ein deutlicher Unterschied zwischen den Geschlechtern. Die meisten Männer orientieren sich im Labyrinth – oder den Straßen einer Stadt –, indem sie eine Wegkarte im Kopf zeichnen. Frauen tasten sich mehr an markanten Punkten entlang. Diese Erkenntnisse könnten die Navigationssysteme verbessern, erklärt Stefan Hahn, Leiter Bildverstehen der DaimlerChrysler-Forschung. Er schlägt vor, dass künftig auf den Displays sowohl "Straßenkarten für Karteninterpretierer wie auch Fotos für die Landmarkeninterpretierer" angeboten werden.
Für den mobilen Einsatz im Auto sind die Apparate einer fMRT-Untersuchung allerdings zu schwer und sperrig. Besser ist ein mobiler Elektroenzephalograph (EEG), der Gehirnströme über Elektroden am Kopf misst und daraus ein Aktivitätsmuster ableitet. Noch in diesem Jahr sollen im Fahrsimulator erste Versuchsreihen laufen. Allerdings liefert das Verfahren gröbere 3D-Bilder als die fMRT-Technik. Abhilfe könnte eine unlängst von finnischen Neurobiologen vorgestellte Methode bieten: das Near Infrared Imaging (NIR). NIR nutzt die Tatsache, dass aktive Hirnzellen einen Laserstrahl im nahen Infrarotbereich anders reflektieren als inaktive Zellen. Etwa 6 cm tief dringt das Laserlicht ins Gehirn ein. Die handlichen NIR-Geräte liefern zwar mindestens so gute Bilder wie die fMRT, sind zur Zeit aber noch nicht ausgereift. Ob letztlich die Ansätze der Neurophysiologie halten, was sich die Forscher versprechen, "darüber kann man nur spekulieren", sagt Hahn, "es wäre aber ein Fehler, ihre Chancen nicht gründlich auszuloten".
Eines steht aber heute schon fest: Egal wie sich ein Autofahrer in Extremsituationen verhält, die elektronischen Assistenzsysteme dürfen ihn nicht entmündigen, erklären die deutsche Autoindustrie und die europäische Vereinigung der Automobilhersteller ACEA. Die volle Verantwortung für das Fahrverhalten liege weiterhin beim Fahrer. Daher wird ein gewisses Risiko auch künftig noch mitfahren.
Rolf Sterbak