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"Sprach-Neuroprothese" Forscher übersetzen Gehirnströme eines gelähmten Mannes in Worte

Neurologe Edward Chang bei einer Hirn-OP
Die Arbeit von Edward Chang und seinem Team könnte ein wissenschaftlicher Durchbruch sein
© Barbara Ries / University of California San Francisco
Forschern in Kalifornien ist es erstmals gelungen, Gehirnströme eines gelähmten Menschen in echte Sätze auf einem Computerbildschirm zu übersetzen. Ein wissenschaftlicher Durchbruch.

Ein bahnbrechender Erfolg: Laut einer kürzlich veröffentlichten Studie ist es kalifornischen Forschern erstmals gelungen, die Gehirnwellen eines Menschen, der aufgrund einer Lähmung nicht sprechen kann, in Worte auf einem Computerbildschirm zu übersetzen.

"Sprach-Neuroprothese": Forscher übersetzen Gehirnströme eines gelähmten Mannes in Worte

Die Studienergebnisse, die am Mittwoch im "New England Journal of Medicine" publiziert wurden, stellen den Autoren zufolge einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu einer natürlichen Kommunikation mit Menschen dar, die wegen einer Krankheit oder Verletzung ihre Sprechfähigkeit verloren haben.

"Die meisten von uns halten es für selbstverständlich, wie einfach wir durch Sprache kommunizieren", sagte Edward Chang, Neurochirurg und Projektleiter an der University of California in San Francisco, laut dem britischen "Guardian". Bis heute haben gelähmte Menschen, die weder sprechen noch schreiben können, nur sehr begrenzte Möglichkeiten, sich zu verständigen.

Durchbruch dank "Sprach-Neuroprothese"

"BRAVO" heißt die Studie, die hier nun einen Durchbruch erzielt haben soll. Der Name steht für "Brain-Computer Interface Restoration of Arm and Voice". Unter der Führung von Chang habe das Team eine "Sprach-Neuroprothese" entwickelt. Das Gerät entschlüssle jene Gehirnwellen, die den sogenannten Vokaltrakt steuern – der Bereich, der Muskelbewegungen der Lippen, des Kiefers, der Zunge und des Kehlkopfes steuert und somit für die Sprechfähigkeit verantwortlich ist.

Im Vorfeld hätten die Wissenschaftler die Dekodierungsmethode erfolgreich bei Menschen getestet, die sprechen konnten. Die eigentliche Herausforderung sei es jedoch gewesen, die Neuroprothese an einer gelähmten Person zu erproben. "Unsere Modelle mussten die Zuordnung zwischen komplexen Gehirnaktivitätsmustern und der beabsichtigten Sprache lernen", sagte David Moses, einer der Hauptautoren der Studie laut einer Erklärung der University of California.

Das erste Vokabular: 50 Wörter bedeuten hunderte Sätze

Der erste Teilnehmer der damit gestarteten BRAVO-Studie sei ein Mann Ende 30 gewesen, der in Folge eines Hirnstamm-Schlaganfalls vor 15 Jahren seine Fähigkeit zu sprechen verloren habe. Der Proband habe sich nur verständigen können, indem er einen Zeiger, der an einer Baseballkappe befestigt ist, auf Buchstaben auf einen Bildschirm tippte.

Zunächst hätte Chang während eines chirurgischen Eingriffs Elektroden auf einem Teil des Gehirn implantiert, der die Sprache steuert. In den folgenden Monaten sei es dem Team gelungen, einen Algorithmus 50 Wörter anhand der Gehirnaktivität der Testperson erkennen zu lassen. Das kleine Vokabular, bestehend aus gebräuchlichen Wörtern wie "Wasser", "gut" oder "Familie", habe jedoch ausgereicht, um hunderte von Sätzen zu bilden.

Zu Beginn hätten die Forscher den Mann noch explizit gebeten, sich an bestimmten Sätzen zu versuchen. Später hätte ihm das Team Fragen wie "Wie geht es Ihnen heute?" und "Möchten Sie etwas Wasser?" gestellt. Die Antworten seien mit einer Genauigkeit von 93 Prozent auf dem Bildschirm erschienen – auch dank einer implementierten Autokorrekturfunktion. 18 Wörter hätte der Proband so pro Minute mitteilen können. Zwar ist dies noch nicht annähernd ein reguläres Sprechtempo, jedoch deutlich schneller als das Tippen einzelner Buchstaben.

Eine "bahnbrechende Demonstration"

Es sei "die erste erfolgreiche Demonstration der direkten Dekodierung ganzer Wörter aus der Gehirnaktivität", wird Chang in der Erklärung der University of California zitiert. Man stehe erst am Anfang eines neuen Kapitels. Zukünftig wollen Chang und Moses die Studie um weitere Teilnehmer ausweiten. Außerdem arbeite das Team bereits an der Vergrößerung des Wortschatzes und der Geschwindigkeit der Übersetzung.

In einem begleiteten Leitartikel im "New England Journal of Medicine" hätten die Harvard-Neurologen Leigh Hochberg und Sydney Cash die Arbeit als "bahnbrechende Demonstration" bezeichnet. "Es ist nur noch eine Frage von Jahren, bis es ein klinisch nutzbares System geben wird, das die Wiederherstellung der Kommunikation ermöglicht", habe Hochberg der Nachrichten-Website "Axios" zufolge der "New York Times" erklärt.

Quellen: University of California San Francisco; "The Guardian"; "Axios"


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