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Gehirnregionen eines Menschen sind verschiedenfarbig gekennzeichnet.

Forscher machen Gehirnaktivität "hörbar"

Es hat ein bisschen etwas von Science-Fiction: US-Forscher haben alleine aus der Aktivität des Gehirns geschlossen, was Menschen gerade gehört hatten. Bisher gelang das zwar nur in geringem Umfang, die Technik könnte aber eines Tages z.B. Schlaganfall-Patienten helfen, die nicht mehr sprechen können.

Neurowissenschaft 01.02.2012

Über diesen ersten Schritt, die innere Stimme hörbar zu machen, berichtet ein Team aus Hirnchirurgen und Neurowissenschaftlern um Brian Pasley von der Universität von Kalifornien in Berkeley in einer Studie.

Die Studie:

"Reconstructing Speech from Human Auditory Cortex" von Brian Pasley und Kollegen ist im Open-Access-Journal "PLoS Biology" erschienen.

Gehirnströme mit Elektroden gemessen

Für die Studie wurden 15 Patienten untersucht, die sich wegen schwerer Epilepsie oder eines Hirntumors operieren lassen mussten. Vor solchen Operationen wird den Patienten ein Netz von Elektroden direkt auf das Gehirn gesetzt, um herauszufinden, von wo die Krampfanfälle ausgehen, und wo operiert werden muss. Die Elektroden seien den Patienten einige Tage bis etwa eine Woche vor der Operation eingesetzt worden, sagte Studienautor Pasley der Nachrichtenagentur dpa.

Pasley und seine Kollegen maßen damit die Hirnströme über dem Temporallappen - jene Region der Großhirnrinde, die beim Hören eine wichtige Rolle spielt, während die Probanden fünf bis zehn Minuten lange Sprachbeispiele zu hören bekamen. Unter den gehörten Begriffen waren englische Wörter wie "Jazz" oder "deep", erfundene Pseudowörter sowie ganze Sätze.

Video: Vergleich der echten Worte mit den künstlich rekonstruierten ("Walter", "structure", "doubt" und "company").

Ö1 Sendungshinweis:

Dem Thema widmet sich auch ein Beitrag in Wissen aktuell: 1.2., 13:55 Uhr.

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Danach konnten die Forscher aus diesen gewonnenen Daten und mit Hilfe einer ausgeklügelten Software eine Computerstimme so programmieren, dass sie diese Worte wiederholte. Die erzeugten Klangbilder waren den Originalworten so ähnlich, dass sie die Worte richtig erkennen konnten.

Die Treffsicherheit lag bei 20 bis 30 Prozent. Das ist nicht berauschend, aber deutlich mehr als Zufall, wie die Forscher berichten. Je mehr Elektroden auf dem Gehirn auflagen, desto besser war das Ergebnis.

Ist Hören und Denken dasselbe?

Für Jonas Obleser vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig ist Studie "einzigartig". "Das Team will den Code knacken, wie gesprochene Sprache funktioniert. Es fehlt aber ein großer, wahrscheinlich entscheidender Schritt: Passiert dasselbe im Gehirn, wenn ich das Wort "Jazz" höre oder "Jazz" denke?", fragte Obleser. Diese Einschränkung machen auch Pasley und Kollegen selbst.

Die Frage bleibt offen, ob die Hirnsignale bei der Wahrnehmung und in der Vorstellungskraft identisch sind. Es gibt jedoch laut Pasley Hinweise darauf. Wenn die Beziehung gut genug verstanden würde, so könne man entweder Klänge aus den Hirnsignalen herstellen, wenn ein Mensch denkt, oder die Worte von einem Gerät aufschreiben lassen.

"Gedanken sind mehr als Worte"

Nach Meinung des Biowissenschaftlers Christoph Schreiner ist die Studie wichtig, weil akustische Eigenschaften von Sprachsignalen bei Menschen bis in die ersten Stationen in der Großhirnrinde verfolgt werden können. Er betont jedoch ebenfalls, dass akustische Signale noch nicht das Sprachverständnis ausmachen:

"Wenn drei verschiedene Leute 'Apfel' sagen, dann erhält das Gehirn nicht die gleichen akustischen Signale, die Frequenzen der Stimmen sind beispielsweise anders, aber das Gehirn denkt sich - aha, das ist nicht ganz identisch, aber das gleiche ist gemeint", sagte Schreiner von der Universität von Kalifornien in San Francisco (UCSF).

"Das heißt, irgendwo im Gehirn erhalten die akustischen Signale eine Bedeutung, und wie das genau funktioniert und wo diese Transformation stattfindet, das wissen wir noch nicht." Von der UCSF stammt auch der Studienautor Edward Chang. Schreiner erforscht dort die Weiterleitung von akustischen Signalen bei Tieren. Von Gedankenlesen im Zusammenhang mit der nun veröffentlichten Studie möchte er nicht sprechen. "Gedanken sind sehr viel komplexer, und wir denken auch nicht immer in Worten."

science.ORF.at/dpa

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