KI-Technologie
Gehirnimplantat: Avatar lässt Frau nach Schlaganfall wieder sprechen
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2005, im Alter von 30 Jahren, erlitt eine kanadische Frau einen Hirnstamm-Schlaganfall. Von einem Moment auf den nächsten verlor sie die Kontrolle über die Muskeln ihres Körpers einschließlich der Muskeln, die für die Erzeugung von Sprache nötig sind. Heute hilft Ann Forschenden der Universität San Francisco und der Universität Berkeley bei der Entwicklung einer neuen Gehirn-Computer-Technologie, die es Menschen wie ihr eines Tages ermöglichen könnte, über einen digitalen Avatar, der einer Person ähnelt, mit anderen Menschen zu kommunizieren. Zu diesem Zweck implantierte ein Team von Forschenden ein hauchdünnes Rechteck aus 253 Elektroden auf der Oberfläche ihres Gehirns, und zwar in Bereichen, die für die Sprache entscheidend sind. Die Elektroden fangen die Gehirnsignale ab, die ohne den Schlaganfall zu den Muskeln in Anns Lippen, Zunge, Kiefer und Kehlkopf sowie zu ihrem Gesicht gelangt wären. Ein an Anns Kopf befestigter Anschluss sendet diese Signale über Kabel an eine Reihe von Computern. Wochenlang arbeitete Ann mit dem Team zusammen, um die Algorithmen der künstlichen Intelligenz des Systems darauf zu trainieren, ihre Gehirnsignale für Sprache zu erkennen. Anstatt die künstliche Intelligenz auf ganze Wörter zu trainieren, haben die Forschenden ein System entwickelt, das Wörter aus kleineren Komponenten, den so genannten Phonemen, entschlüsselt. Dies sind die Untereinheiten der Sprache, die gesprochene Wörter auf die gleiche Weise bilden wie Buchstaben geschriebene Wörter. "Hallo" zum Beispiel besteht aus vier Phonemen: "HH", "AH", "L" und "OW". Mit diesem Ansatz musste der Computer nur 39 Phoneme lernen, um ein beliebiges englisches Wort zu entziffern. Um Anns Sprache zu synthetisieren, entwickelte das Team einen Algorithmus zur Sprachsynthese, den sie anhand einer Aufnahme von Anns Rede auf ihrer Hochzeit so anpassten, dass sie wie ihre Stimme vor der Verletzung klang. Nun freut sie sich auf den Tag, an dem ihre Tochter sie ebenfalls hören kann. "Meine Tochter war ein Jahr alt, als ich mich verletzte. Es ist, als würde sie Ann nicht kennen ... Sie hat keine Ahnung, wie Ann klingt." Für Ann hat die Mitarbeit an der Entwicklung der Technologie ihr Leben verändert. Sie erklärt: "Die Teilnahme an dieser Studie hat mir ein Gefühl der Sinnhaftigkeit gegeben, ich habe das Gefühl, einen Beitrag zur Gesellschaft zu leisten. Es fühlt sich an, als hätte ich wieder eine Arbeit. Es ist erstaunlich, dass ich so lange gelebt habe; diese Studie hat es mir ermöglicht, wirklich zu leben, solange ich noch am Leben bin!"