Forscher konnten Gehirnströme messen und diese in Worte übersetzen

In einer bahnbrechenden neuen Studie konnten Wissenschaftler Gehirnaktivitäten und Gehirnströme messen, die sie bei gelähmten Menschen untersuchten. Dem Team ist es dann gelungen, die Signale in geschriebenen Text umzuwandeln. Anarthrie, also der Verlust der Sprachfähigkeit, kann verschiedene Ursachen, wie zum Beispiel einen Schlaganfall oder eine amyotrophe Lateralsklerose, haben. Betroffene Personen behalten oft ihre sprachlichen Fähigkeiten, aber Lähmungen können sie daran hindern, technische Hilfsmittel zur Kommunikation zu verwenden. Daher verwendeten die Neurowissenschaftler maschinelles Lernen, um die elektrische Aktivität in dem für die Sprache verantwortlichen Teil des Gehirns in Wörter und Sätze zu übersetzen.

Wie Neurowissenschaft Gehirnströme messen und umsetzen kann

Das Forschungsteam implantierte Elektroden in der Größe einer Kreditkarte in den sensomotorischen Kortex der Probanden. Dies ist der Teil des Gehirns, der die Artikulation der Sprache steuert. Anschließend trainierten die Wissenschaftler Computermodelle mit Algorithmen für tiefes Lernen, Wörter anhand von Mustern in der Gehirnaktivität der Teilnehmer zu erkennen und zu klassifizieren. Das Ergebnis war ein Meilenstein auf dem Weg zur Wiederherstellung der Sprache für Menschen, die wegen Lähmungen nicht sprechen können. Nach 48 Trainingseinheiten mit der neuen Technologie zum Gedankenlesen konnten die Probanden in 81 Wochen rund 15 Wörter pro Minute bei einer Fehlerquote von 26 % generieren. Laut den Autoren stellt diese Studie einen transformativen Durchbruch im Bereich der Gehirn-Computer-Schnittstellen dar. Obwohl der Eingriff invasiv ist und eine Gehirnoperation erfordert, ist das Paradigma für sie bahnbrechend. Das Erstaunlichste dabei ist, dass der sensomotorische Kortex keine wichtige Rolle beim Sprachverständnis oder bei der Wortbildung spielen muss.

Der Algorithmus und das Sprachmodell ermöglichten es, Gedanken in mehr als der Hälfte der Satzversuche fehlerfrei zu entschlüsseln. Nach dem Training gelang es dem Computermodell, 98 % der Versuche der Teilnehmer, einzelne Wörter zu produzieren, korrekt zu erkennen. Die verwendete Methode entschlüsselte die Gehirnaktivität in Echtzeit und konnte die Gehirnströme messen, um Texte daraus zu produzieren. Der große Schritt dieser Studie ist, dass die Autoren ihre Ergebnisse Patienten präsentieren, die tatsächlich nicht mehr sprechen können. Bisher wurden alle derartigen Experimente mit Probanden durchgeführt, die sprechen und sich verständigen konnten.