biosignalien

Biosignale sind messbare Signale, die von lebenden Organismen stammen und physiologische Prozesse widerspiegeln. Sie können elektrischer, chemischer, mechanischer oder optischer Natur sein und dienen der Beobachtung, Diagnose und Interaktion. Die Signale entstehen durch Aktivität von Zellen, Geweben und Organen und liefern Informationen über Herz- und Gehirnaktivität, Muskelaktivität, Atmung und Stoffwechsel.

Zu den wichtigsten Biosignaltypen zählen elektrische Signale wie das Elektrokardiogramm (ECG) und das Elektroenzephalogramm (EEG), die Muskelaktivität mittels Elektromyografie (EMG) sowie Augenbewegungen (EOG, Elektrookulografie). Optische und chemische Signale umfassen Photoplethysmographie (PPG), Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) und Messungen von Glukose oder Laktat. Mechanische Signale werden durch Sensoren zur Erfassung von Atemtätigkeit, Bewegungen oder Druck gewonnen.

Die Erfassung erfolgt typischerweise mit Sensoren wie Elektroden, Photodioden oder Drucksensoren. Signale werden digitalisiert, gefiltert und analysiert, um Merkmale abzuleiten oder Muster zu erkennen. Die Verarbeitung umfasst Rauschunterdrückung, Artefaktkorrektur, Merkmalsextraktion und gegebenenfalls maschinelles Lernen. Anwendungen reichen von medizinischer Diagnostik und Gesundheitsüberwachung über Rehabilitationsunterstützung bis zu Brain-Computer-Interfaces. In der Forschung spielen Biosignale zudem eine zentrale Rolle in Sport- und Sicherheitsanwendungen.

Herausforderungen sind die Qualität der Signale, Störquellen wie Muskel- oder Bewegungsartefakte, Umgebungsinterferenzen sowie Datenschutz und ethische Fragen beim Umgang mit sensiblen physiologischen Daten. Die Entwicklung robuster Sensoren, Standards für Messung und Verarbeitung sowie kontextbezogene Interpretationen tragen zur sicheren und zuverlässigen Nutzung von Biosignalen bei.