Technologien und Visionen der Mensch-Maschine-Entgrenzung : Sachstandsbericht zum TA-Projekt »Mensch-Maschine-Entgrenzungen: zwischen künstlicher Intelligenz und Human Enhancement«

Der Sachstandsbericht (TAB-Arbeitsbericht Nr. 167) zeigt auf, dass nach derzeitigem wissenschaftlich-technischem Entwicklungsstand viele der in den Zukunftsdiskursen formulierten Erwartungen weitgehend spekulativ erscheinen. Alles in allem ist in absehbarer Zeit wohl weder mit der technischen Optimierung der »Natur« des Menschen (in einem größeren, d.h. gesellschaftlich relevanten Maßstab) noch mit einer »Intelligenzexplosion« bei Maschinen zu rechnen. Die oben umrissene Entgrenzungsdynamik vollzieht sich aktuell vielmehr auf einer subtileren Ebene: beispielsweise, indem fundamentale anthropologische Kategorien – wie Verantwortungsfähigkeit, Selbstbestimmtheit, Identität –, welche die Grundlage unserer jetzigen moralischen und rechtlichen Ordnung bilden, durch die beschriebenen Technisierungsprozesse ins Wanken geraten. Diese normativen Herausforderungen machen eine frühzeitige Auseinandersetzung mit den gesellschaftlichen Konsequenzen, aber auch Rahmenbedingungen der Entgrenzungsdynamik erforderlich. Dabei sollte im Zentrum stehen, was wir als genuinen Wesenszug des Menschen und seiner Kultur verstehen und was davon wir für die Zukunft erhalten und vor maschinellem Zugriff schützen wollen. Inhalt Zusammenfassung 7 I. Einleitung 19 II. Zukunftsvisionen 25 1. Zur Analyse des visionären Diskurses 26 2. Kulturelle Wurzeln und Ideentraditionen 29 2.1 Künstliche Menschen, Automaten und Roboter 29 2.2 Transhumanismus, Cyborgs und Human Enhancement 33 3. Aktuelle visionäre Diskurse und ihre Akteure 37 3.1 Themensetzung durch futuristische Netzwerke 38 3.2 Der aktuelle Diskurs zu Enhancement und Cyborgs 43 3.3 Der aktuelle Diskurs zu einer Superintelligenz 47 4. Fazit 50 III. Stand der Technik 55 1. Neurotechnologien 55 1.1 Wissenschaftliche Grundlagen: neuroelektrische Schnittstellen 56 1.2 Neurotechnologische Anwendungen: Stand und Entwicklungsperspektiven 67 1.3 Forschungslandschaft in Deutschland 93 1.4 Fazit und Ausblick 95 2. Autonome Robotik 99 2.1 Wissenschaftliche Grundlagen: künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen 102 2.2 Wo steht die autonome Robotik? 110 2.3 Anwendungsfelder und Beispiele 120 2.4 Forschungslandschaft in Deutschland 134 2.5 Fazit 137 IV. Schlussfolgerungen und Ausblick 141 Literatur 153 In Auftrag gegebene Gutachten 153 Weitere Literatur 153 Anhang 167 1. Abbildungsverzeichnis 167 2. Tabellenverzeichnis 16

Schöner gehen?: Zur technischen Optimierung des kriegsinvaliden Körpers im frühen 20. Jahrhundert

Reconfigurating and enhancing the human body with a prosthesis was one of the earliest cyborg-technologies, which then was improved and standardized after experiencing the impacts of World War I: In Germany officially about 70.000 servicemen suffered from physical destructions of their bodies and had to undergo surgery and especially amputation of the upper and lower limbs. Analyzing the relationship and dependencies between human bodies and these technical artefacts, most of the historical or STS-research projects point out the material part of this configuration. On the contrary the following text argues from the perspective of actor-network-theory to open again this black box prosthesis. Thus it will ask for networks and processes of translation, by which the prosthesis as a reconstructing and new technical part of the body and also the stump attains to achieve the status of an actor itself

Den Menschen »weiser und geschickter« machen? TAB-Brief Nr. 33

Einführung in den Schwerpunkt 07 > Doping im Leistungs- und Freizeitsport 09 > Pharmakologische Neuro-Interventionen im Alltag: Motive, Konsequenzen, offene Fragen 16 > Schöne neue Leistungssteigerungsgesellschaft? 21 TA-PROJEKTE > Landwirtschaftliche Pflanzenproduktion zur Energieerzeugung – ein Konkurrenzproblem? 28 > Internettelefonie – ein Beitrag zur Entwicklung Afrikas? 33 MONITORING > Schulisches eLearning – Herausforderungen und Erfolgskriterien 37 INNOVATIONSREPORT > Wettbewerbs- und Regulierungsfragen in der klinischen Forschung 41 POLITIK-BENCHMARKING > Medizintechnische Innovationen als Herausforderung für eine koordinierte Förderpolitik 45 ZUKUNFTSREPORT > Ubiquitäres Computing im Spiegel der Presse 49 TA-AKTIVITÄTEN IM IN- UND AUSLAND 53 VERFÜGBARE PUBLIKATIONEN 5

EMG und bewegungsanalytische Untersuchung von Patienten mit Knieendoprothesen nach Tumoren des distalen Femurs beziehungsweise der proximalen Tibia

Bei 39 Patienten waren Knieendoprothesen nach Tumorresektionen im distalen Femur bzw. in der proximalen Tibia implantiert worden. Sie zeigten nach durchschnittlich 5.7 Jahren Follow-up bei Ganganalyse und EMG ein funktionell gutes Gangbild. Dabei fiel die Tendenz der Entlastung ihrer OpE (operierte Extremität) deutlich ins Auge. Sie wiesen sowohl in der Einbeinstandphase als auch in der Schwungphase eine intraindividuelle Asymmetrie zugunsten der OpE auf. Die Geschwindigkeit war deutlich niedriger. Zudem fielen die Bodenreaktionskräfte auf, die eine verminderte Belastung der OpE mit dem Körpergewicht und einen verminderten Abstoß vom Boden zeigten. Zwischen den beiden Tumorlokalisationen waren bei sämtlichen Parametern keine signifikanten Unterschiede festzustellen. Beim EMG wies der Quadriceps der OpE eine deutlich verminderte Aktivität auf. Diese kann evt. als Grund für die verminderte Flexion beim sagittalen Kniewinkel, auch als stiff knee gait zu beschreiben, gewertet werden

Ermittlung der Strahlenbelastung bei über einer halben Million radiologischer Interventionen anhand des DeGIR Registers zur Qualitätssicherung

Ziel Das Ziel dieser Promotionsarbeit ist die retrospektive Analyse der Daten der Jahre 2018-2020 hinsichtlich der Strahlenbelastung bei radiologischen Interventionen anhand des Regis-ters der Deutschen Gesellschaft für interventionelle Radiologie zur Qualitätssicherung (DeGIR- QS Register). Die ermittelten Daten sollen zum einen mit existierenden Dosis-richtwerten verglichen werden. Zum anderen sollen für Interventionen, für die es noch keine Dosisrichtwerte gibt, Daten erhoben werden, die als Grundlage für die Festsetzung von Do-sisrichtwerten dienen könnten. Des Weiteren sollen die Daten darüber Aufschluss geben, ob für Subgruppen von Interventionen abweichende Strahlenbelastungen gegenüber der Ge-samtgruppe der einzelnen Intervention erhoben wurden, die das Erstellen von eigenen Dosis-richtwerten für die Subgruppen eventuell sinnvoll machen. Wir analysierten die Daten hinsichtlich der Strahlenbelastung bei den folgenden Interventio-nen: • Ablation • Aneurysma-Behandlung inklusive endovaskuläre Aortenreparatur (EVAR), En-doleak, Dissektion • arterielle Rekanalisation • Diagnostische Punktion/ Arthrographie • Drainagen • neurologische Embolisation • neurologische Rekanalisation • Osteoplastie • Gallengangsdrainagen • Schmerz-/Infiltrationsbehandlung inklusive Neurolyse • PICC-Neuanlage • TIPSS (transjuguläre intrahepatische portosystemische Shunts) • vaskuläre Therapie von Tumoren und Gefäßprozessen • venöse Rekanalisation Materialien und Methoden Alle Datensätze aus dem DeGIR-Register aus den Jahren 2018 bis 2020 zu den Interventio-nen diagnostische Punktion, Drainagen, non-vaskuläre Rekanalisation/Rekonstruktion, Schmerz-/Infiltrationsbehandlung, TIPSS, PICC-Neuanlage und venöse Rekanalisation wur-den nach den Kriterien Dosisflächenprodukt, Dosislängenprodukt sowie CTDI-Wert ausge-wertet. Der Datensatz zur Ablation wurde zusätzlich nach den Subgruppen thorakale und abdomina-le Ablation, der der Aneurysma-Behandlungen nach einfach thorakal und einfach abdominal sowie kompliziert thorakal und abdominal untersucht. Die Einträge zur TACE wurden er-gänzend in die Untergruppen mit Cone-Beam-CT und ohne Cone-Beam-CT aufgeteilt sowie die zur arteriellen Rekanalisation in Regionen der Aa. iliacae, Aa. femorales und Unter-schenkelarterien. Die Intervention Osteoplastie unterteilten wir in die Gruppen alleinige Steuerung mittels Durchleuchtung, alleinige CT-gesteuerte und durchleuchtungsgesteuerte Kontrolle mit CT-Steuerung. Die Ergebnisse werden in Form von deskriptiven Statistiken mit Medianen und Interquartilsbereich (IQR) dargestellt, errechnet mit Hilfe von Microsoft Excel. Die Informationen zur Strahlenexposition werden als Boxplots veranschaulicht. Literaturübersicht Die Literaturrecherche wurde in der Datenbank PubMed der National Library of Medicine mit den Suchbegriffen ("interventional radiology") AND ("radiation exposure") durchge-führt. Als weiterer Filter wurden nur englischsprachige und deutschsprachige klinische Stu-dien identifiziert. Zur weiteren Eingrenzung des Datensatzes entschloss man sich, angesichts der fortschreitenden technischen Entwicklung des Strahlenschutzes innerhalb der Interventi-onellen Radiologie (IR) in den letzten Jahren, sich auf die Daten der letzten 10 Jahre sowie ausschließlich auf Studien über Menschen zu beschränken. Dieser Datensatz wurde nun ana-lysiert, indem die Überschriften und Abstracts hinsichtlich ihrer thematischen Relevanz durchgesehen wurden. Ergebnisse Die Dosiswerte bei der arteriellen Rekanalisation der Aa. iliacae, Aa. femorales inklusive der Aa. popliteae sowie der Unterschenkelarterien und für die Vasospasmustherapie lagen unterhalb den vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) veröffentlichten Referenzwerten. Dies galt auch für jegliche unserer Subgruppen bei der Aneurysmabehandlung der Aorta. Wir berücksichtigten in unserer Subgruppierung sowohl die Lage der Pathologie als auch die Komplexität des Eingriffes. Auch unsere Daten bezüglich der Neuroembolisation, TACE-Verfahren, Osteoplastie sowie Schmerztherapie liegen niedriger als die der Literatur. Die Ablationen und Gallengangsinterventionen betreffend liegen wir mit unseren Gesamtgrup-pen- und Subgruppenwerten unterhalb der Literaturwerte. Jedoch liegt unsere 75. Perzentile im Bereich Ablation der Leber und Niere oberhalb des Literaturwertes. Die Aneurysmabehandlung, diagnostische Punktion sowie Drainage betreffend konnten wir keinen direkten Vergleich mit den Werten der Literatur vornehmen, da dort kein Median ermittelt wurde oder da wir in unserer Studie eine andere oder keine Subgruppierung vorge-nommen haben. Jedoch liegen wir mit unseren Werten unterhalb der Werte jeder einzelnen der Subgruppen der Literatur. Für die folgenden Interventionen, venöse Rekanalisation von Dialyseshunt und Lungenarte-rie, TIPS-Neuanlagen sowie TAE-, TAC- und PICC- Verfahren, konnten in der Literatur der letzten Jahre keine vergleichbaren Daten gefunden werden. Diskussion Einer der Hauptgründe für diese Wertedifferenz innerhalb der oben genannten Interventio-nen, im Vergleich mit der Literatur, ist die seit Jahren zunehmende Weiterentwicklung, Verbesserung und Neuerung hinsichtlich der Software und Hardware von Angiographie- und CT-Anlagen; des Weiteren dürfte die Weiterentwicklung der interventionellen Medizinpro-dukte auch eine Rolle bei der zunehmenden Strahlenersparnis spielen. Auch ist es möglich, dass die unterschiedlichen Fallzahlen eine Auswirkung auf der Ergebnisse haben. Wir wei-sen stets eine höhere Fallzahl als die Studien in der Literatur auf, was eine der großen Stär-ken dieser Studie ist, da die Nachteile eines Registers durch unsere hohen Fallzahlen mini-miert werden dürften. Auch die unterschiedlichen Definitionen und Gruppierungen der Da-ten machen einen Vergleich unserer Daten mit denen der Literatur nur bedingt möglich. Schlussfolgerung Die Stärke dieser Auswertung ist der große Datensatz, der ein breites Patientenkollektiv re-präsentiert und eine systematische Verzerrung (retrospektives Design) somit minimiert. Ein Vergleich mit anderen Studien ist nur eingeschränkt möglich, da viele Faktoren (BMI, Kom-plexität des Eingriffs usw.) nicht berücksichtigt werden konnten. Unsere Daten sollen als Grundlage für die Definition aktueller Dosisrichtwerte dienen sowie für die Einschätzung, bei welchen Subgruppen eigene Dosisrichtwerte sinnvoll sind ( z.B. komplexe Aortenaneurysmaeingriffe, da diese mit einer erhöhten Strahlenbelastung einher-gehen). Weitere Studien müssen daher durchgeführt werden, um die o.g. Abhängigkeiten und Aus-wirkungen auf die Dosiswerte zu untersuchen.Aim The aim of this dissertation is the retrospective analysis of the data of the years 2018-2020 regarding radiation exposure during radiological interventions using the registry of the German Society for Interventional Radiology for quality assurance (DeGIR- QS Register). The data obtained will be compared with existing dose guidelines. On the other hand, data will be col-lected for interventions for which there are no dose guidelines yet, which could serve as a basis for setting dose guidelines. Furthermore, the data should provide information on whether for subgroups of interventions deviating radiation exposures compared to the total group of the individual intervention were collected, which may make the establishment of separate dose guidelines for the subgroups reasonable. We analysed the data with respect to radiation exposure for the following interventions: - Ablation - Aneurysm treatment including endovascular aortic repair (EVAR), endoleak, dissection - arterial recanalization - Diagnostic puncture/arthrography - Drainage - neurological embolization - neurological recanalization - Osteoplasty - Biliary drainage - Pain/infiltration treatment including neurolysis - PICC implantation - TIPSS (transjugular intrahepatic portosystemic shunts) - vascular therapy of tumors and vascular processes - venous recanalization Materials and Methods All data sets from the DeGIR registry from 2018 to 2020 on the interventions diagnostic punc-ture, drainage, marking, nonvascular recanalization/reconstruction, pain/infiltration treatment, TIPSS, new PICC creation, and venous recanalization were evaluated according to the criteria dose area product, dose length product, and CTDI value. The ablation data set was additionally analysed according to the subgroups thoracic and ab-dominal ablation, the aneurysm treatment data set according to simple thoracic and simple ab-dominal as well as complicated thoracic and abdominal. The entries for TACE were addition-ally divided into the subgroups with cone-beam CT and without cone-beam CT, and those for arterial recanalization into regions of the iliac, femoral, and lower leg arteries. We divided the intervention osteoplasty into the groups of fluoroscopy-guided control alone, CT-guided con-trol alone, and fluoroscopy-guided control with CT-control. Results are presented in the form of descriptive statistics with medians and interquartile range (IQR) calculated using Microsoft Excel. Radiation exposure information is presented as boxplots. Literature Review The literature search was performed in the PubMed database of the National Library of Medi-cine using the search terms ("interventional radiology") AND ("radiation exposure"). As a fur-ther filter, only English- and German-language clinical studies were identified. To further nar-row down the dataset, it was decided, in view of the progressive technical development of ra-diation protection within interventional radiology (IR) in recent years, to limit the data to the last 10 years and to human studies only. This dataset was now analysed by reviewing the head-ings and abstracts for thematic relevance. Results The dose values for arterial recanalization of the iliac arteries, femoral arteries including the popliteal arteries, and the transtibial arteries and for vasospasm therapy were below the refer-ence values published by the German Federal Office for Radiation Protection (BfS). This was also true for any of our subgroups for aortic aneurysm treatment. We considered in our sub-grouping the location of the pathology as well as the complexity of the procedure. Our data regarding neuroembolization, TACE procedures, osteoplasty, and pain management are also lower than those in the literature. Regarding ablations and biliary interventions, our total group and subgroup values are below the literature values. However, our 75th percentile in ablation of the liver and kidney is above the literature value. Concerning aneurysm treatment, diagnostic puncture and drainage, we could not make a direct comparison with the values of the literature, because they did not calculate a median or because in our study we made a different or no subgrouping. However, our values are below the values of each of the subgroups in the literature. For the following interventions, venous recanalization of dialysis shunt and pulmonary artery, markings, new TIPS installations, and TAE, TAC, and PICC procedures, no comparable data could be found in the literature in recent years. Discussion One of the main reasons for this difference in values within the above-mentioned interventions, compared with the literature, is the increasing development, improvement, and innovation re-garding the software and hardware of angiography and CT facilities over the years; furthermore, the further development of interventional medicine products is also likely to play a role in the increasing radiation savings. It is also possible that the different number of cases has an impact on the results. We always have a higher number of cases than the studies in the literature, which is one of the great strengths of this study, as the disadvantages of a registry are likely to be minimized by our high case numbers. Also, the different definitions and groupings of the data make a comparison of our data with the literature only possible to a limited extent. Conclusions The strength of this evaluation is the large data set, which represents a broad patient population and thus minimizes systematic bias (retrospective design). Comparison with other studies is limited because many factors (BMI, complexity of the procedure, etc.) could not be taken into account. Our data should serve as a basis for the definition of current dose guidelines as well as for the assessment of which subgroups should have their own dose guidelines (e.g., complex aortic aneurysm procedures, as these are associated with increased radiation exposure). Further studies must therefore be performed to investigate the above-mentioned dependencies and effects on the dose values

Einsichten und Eingriffe in das Gehirn. Die Herausforderung der Gesellschaft durch die Neurowissenschaften

Die Neurowissenschaften haben in den letzten Jahren durch erweiterte Methoden und Forschungsansätze sowohl neue Einblicke in die Arbeitsweise des Gehirns als auch bisher nicht gekannte Möglichkeiten des gezielten Eingriffs in seine Funktionen eröffnet. Hieraus ergeben sich nicht nur Chancen einer besseren Behandlung von Erkrankungen. Neue Ansätze der medikamentösen Beeinflussung von Hirnfunktionen und die Entwicklung von Gehirn-Maschine-Schnittstellen rücken die Perspektive in greifbare Nähe, menschliche Fähigkeiten zu steigern und zu erweitern – mit kaum absehbaren gesellschaftlichen Folgen. Zudem sieht sich unser Selbstverständnis als verantwortlich handelnde und frei entscheidende Personen durch Thesen einiger führender Neurowissenschaftler herausgefordert. Sind geistige Vorgänge, wie behauptet wird, lediglich der Reflex neuronalen Geschehens und ist unsere Willensfreiheit nur eine vom Gehirn vorgespiegelte Illusion? Dieser Band arbeitet den Stand der wissenschaftlichen Diskussion zu den wichtigsten neurowissenschaftlichen Arbeitsfeldern auf und gibt einen umfassenden Überblick über die brisanten Fragen, die die Hirnforschung für die Gesellschaft der Gegenwart und Zukunft aufwirft