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Leuchtender Mandelkern im Gehirnschnitt

Forscher "lesen" in Hirnströmen

Kann man allein aus Hirnströmen rekonstruieren, was ein Mensch spricht? Deutschen Wissenschaftlern ist das zumindest im Ansatz gelungen: Sie können Wörter und ganze Sätze an den Erregungsmustern des Gehirns ablesen.

Technologie 17.06.2015

Möglich war dies allerdings nur unter sehr speziellen Bedingungen. Die Forscher hatten sieben amerikanische Epilepsie-Patienten, deren Gehirn zu Behandlung ihres Leidens freigelegt worden war, gebeten, Texte laut vorzulesen. Währenddessen zeichneten die Forscher die Aktivität der Großhirnrinde mit Hilfe von Elektroden auf.

Wie Studienautor Christian Herff vom Karlsruher Institut für Technologie erklärt, sind für die Rekonstruktion des Gesprochenen drei Hirnareale wichtig.

200 Millisekunden vor dem ersten Wort wird der vordere Cortex aktiv: "Hier findet gewissermaßen die Vorbereitung des Sprechens statt. Wenn sich Lippen, Zuge und Gesicht bewegen, setzen Erregungen in den motorischen Arealen der Großhirnrinde ein. Und sobald der Sprecher seine eigene Stimme hört, reagiert auch eine Region im Schläfenlappen, die das Sprachverstehen steuert."

Rekonstruiert: Kennedy und Kinderreime

Anhand dieser Muster konnten Herff und seine Kollegen Laute, zum Beispiel Vokale wie A, E und O rekonstruieren - und nicht nur das: Die Signale ließen sich auch zu Wörtern, ja sogar zu ganzen Sätzen zusammensetzen (hier ein Demovideo des Versuchs).

Die von den Probanden gelesenen Sätze waren durchaus unterschiedlicher Herkunft. Sie stammen aus Klassikern der politischen Rhetorik - John F. Kennedys Amtsantrittsrede etwa oder Abraham Lincolns Gettysburg Address - aber auch aus einem englischen Kinderreim, dem Vierzeiler "Humpty Dumpty".

Wie Herff erklärt, funktioniert das Computerprogramm seines Teams nach ähnlichen Prinzipien wie normale Spracherkennungssoftware. Nur nicht ganz so gut. Bislang könne man lediglich 10 bis 100 Wörter aus den Hirnströmen auslesen. Das Ergebnis kann sich dennoch sehen lassen. Den Satz "Proud of our ancient heritage and unwilling to witness or permit" (Kennedy) übersetzte das System beispielsweise ohne Fehler.

"Brain-to-text" nennen die Forscher ihre Maschine. Sie soll in Zukunft bei sogenannten Locked-in-Patienten zur Anwendung kommen. Beim Locked-in-Syndrom sind Menschen zwar bei Bewusstsein, aber fast vollständig gelähmt und unfähig, sich der Außenwelt mitzuteilen.

Robert Czepel, science.ORF.at

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