Neurotechnologien haben sich in den vergangenen Jahren stark weiterentwickelt. Brain-Computer Interfaces, kurz BCI, können neuronale Aktivität erfassen und eine direkte Kommunikation zwischen Gehirn und technischen Systemen ermöglichen. Dadurch entstehen beispielsweise neue Möglichkeiten für Menschen mit schweren motorischen Einschränkungen. 

Andere Technologien gehen noch einen Schritt weiter. Neuromodulatorische Systeme können neuronale Signale nicht nur auslesen, sondern mithilfe elektrischer Stimulation auch aktiv auf Gehirnprozesse einwirken. Ein bekanntes medizinisches Anwendungsfeld ist die Tiefenhirnstimulation. 

Je enger solche Geräte jedoch mit dem menschlichen Nervensystem verbunden sind, desto größer wird die Bedeutung ihrer Absicherung. 

Ein Cyberangriff auf ein handelsübliches vernetztes Gerät kann bereits erhebliche Folgen haben. Bei einem neurotechnologischen System können zusätzlich besonders sensible Informationen betroffen sein. Neuronale Daten können Rückschlüsse auf persönliche und sehr private Eigenschaften oder Zustände ermöglichen. Bei Systemen, die aktiv stimulieren, muss darüber hinaus auch verhindert werden, dass Unbefugte Funktionen oder Parameter manipulieren. 

Cybersicherheit wird damit zu einer Voraussetzung für die sichere und vertrauenswürdige Nutzung von Neurotechnologien. 

Das Forschungsprojekt BrainGuard untersucht deshalb nicht nur einzelne Sicherheitsmechanismen. Ziel ist ein umfassender Ansatz, der den besonderen Eigenschaften neurotechnologischer Systeme Rechnung trägt. 

Dabei betrachtet das Projekt die Sicherheit auf mehreren Ebenen. Dazu gehören Verfahren zur Identifikation und Autorisierung, der datenschutzfreundliche Umgang mit neuronalen Daten sowie Schutzmaßnahmen gegen Angriffe auf Hard- und Software. Zudem sollen Verschlüsselungs-, Authentifizierungs- und Monitoring-Verfahren entwickelt werden, die speziell auf implantierbare und vernetzte Neurotechnologien zugeschnitten sind. 

Damit verfolgt BrainGuard einen Security-by-Design-Gedanken: Sicherheit soll nicht erst nachträglich ergänzt werden, sondern Bestandteil der Entwicklung neurotechnologischer Systeme sein. 

Eine besondere Herausforderung liegt in der Art der verarbeiteten Informationen. 

Bei vielen digitalen Anwendungen lässt sich klar festlegen, welche personenbezogenen Daten benötigt werden. Neuronale Signale sind dagegen komplexer. Ein System kann für eine bestimmte medizinische Funktion Informationen aus Gehirnaktivitäten benötigen, während dieselben Rohdaten möglicherweise weitere Informationen enthalten, die für diesen Zweck überhaupt nicht relevant sind. 

BrainGuard untersucht deshalb, wie neuronale Daten so verarbeitet werden können, dass möglichst nur die Informationen genutzt werden, die für die jeweilige Anwendung tatsächlich erforderlich sind. Zusätzliche hochpersönliche Informationen sollen dabei nicht unbeabsichtigt offengelegt werden. 

Damit erweitert sich die klassische Frage des Datenschutzes. Es geht nicht mehr ausschließlich darum, wer Zugriff auf Daten erhält, sondern auch darum, welche Informationen überhaupt aus neuronalen Daten gewonnen werden können und dürfen. 

Die technischen Fragestellungen lassen sich bei Neurotechnologien nicht vollständig von ethischen und regulatorischen Fragen trennen. 

Begriffe wie mentale Privatsphäre, neuronale Integrität oder individuelle Autonomie gewinnen an Bedeutung, wenn Technologien Informationen unmittelbar aus neuronaler Aktivität gewinnen oder auf diese einwirken können. Gleichzeitig sind bestehende gesetzliche Rahmenbedingungen noch nicht spezifisch genug, um diese neuen Herausforderungen vollständig abzubilden. 

BrainGuard verbindet deshalb technische, regulatorische und ethische Perspektiven. Die Forschung soll nicht nur konkrete Sicherheitsmechanismen hervorbringen, sondern auch wissenschaftliche Grundlagen schaffen, die zukünftig bei Standards und Richtlinien für sichere Neurotechnologien berücksichtigt werden können.

Um diese Fragen zu beantworten, bringt BrainGuard unterschiedliche Kompetenzen zusammen. 

Das Projekt wird von den Arbeitsgruppen um Prof. Dr. Christian Klaes und Prof. Dr. Christian Zenger an der Ruhr-Universität Bochum gemeinsam mit PHYSEC und snap DISCOVERY durchgeführt. Es wird für drei Jahre im EFRE-Programm durch das Land Nordrhein-Westfalen und die Europäische Union gefördert. 

Das KlaesLab beschäftigt sich unter anderem mit Brain-Computer Interfaces und Neurotechnologien. Die Arbeitsgruppe Secure Mobile Networking erforscht die Sicherheit vernetzter und cyber-physischer Systeme. snap DISCOVERY entwickelt ein KI-gestütztes Brain-Computer Interface. PHYSEC bringt seine Expertise in der Absicherung vernetzter und cyber-physischer Systeme in das Projekt ein. 

Gerade diese Kombination ist für BrainGuard entscheidend. Denn sichere Neurotechnologien erfordern sowohl ein Verständnis neuronaler Systeme als auch Kompetenzen in Kommunikation, Kryptografie, Hardware- und Software-Sicherheit sowie cyber-physischer Sicherheit. 

BrainGuard zeigt exemplarisch, wie sich die Grenzen klassischer IT-Sicherheit verschieben. 

Mit zunehmender Vernetzung schützt Cybersicherheit längst nicht mehr nur Dateien, Server oder Unternehmensnetzwerke. Digitale Technologien steuern Maschinen, Energieinfrastrukturen, Fahrzeuge und medizinische Geräte. Bei Neurotechnologien reicht diese Entwicklung bis zur direkten Schnittstelle zwischen technischem System und menschlichem Nervensystem. 

Damit steigen auch die Anforderungen an Sicherheitskonzepte. 

Systeme müssen nicht nur gegen unbefugte Zugriffe geschützt werden. Es muss auch sichergestellt werden, dass Daten vertrauenswürdig verarbeitet werden, Geräte nicht manipuliert werden können und nur die Informationen erhoben und ausgewertet werden, die für eine Anwendung tatsächlich erforderlich sind. 

Für PHYSEC steht BrainGuard damit für einen zentralen Gedanken cyber-physischer Sicherheit: Je enger digitale Technologien mit der physischen Welt und dem Menschen verbunden sind, desto früher muss Sicherheit Bestandteil ihrer Entwicklung sein. 

Das Forschungsprojekt schafft dafür neue wissenschaftliche und technische Grundlagen – mit dem Ziel, Neurotechnologien nicht nur leistungsfähiger, sondern auch sicher und vertrauenswürdig zu gestalten.