Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, Gehirnsignale in Sprache zu entschlüsseln

Eine konzeptionelle Illustration von Gehirnwellen und Sprache Nick Little

Sie müssen nicht darüber nachdenken: Wenn Sie sprechen, sendet Ihr Gehirn Signale an Ihre Lippen, Ihre Zunge, Ihren Kiefer und Ihren Kehlkopf, die zusammenarbeiten, um die beabsichtigten Geräusche zu erzeugen.

Jetzt sagen Wissenschaftler in San Francisco, dass sie diese Gehirnsignale angezapft haben, um ein Gerät zu entwickeln, das ganze Sätze ausspucken kann, wie z.

Die Forschung ist ein Schritt hin zu einem System, das schwer gelähmten Menschen beim Sprechen helfen könnte – und vielleicht eines Tages zu Verbrauchergeräten, mit denen jeder eine Nachricht direkt aus dem Gehirn senden kann .

Ein Team um den Neurochirurgen Edward Chang an der University of California in San Francisco nahm aus den Gehirnen von fünf Menschen mit Epilepsie, die sich bereits einer Gehirnoperation unterzogen, auf, wie sie aus einer Liste von 100 Sätzen sprachen.

Als Changs Team die Signale anschließend in ein Computermodell des menschlichen Stimmsystems einspeiste, erzeugte es synthetisierte Sprache, die etwa zur Hälfte verständlich war.

Eine Sprachprobe, die durch Dekodierung der Gehirnsignale eines Patienten erzeugt wird.

Die Anstrengung greift keine abstrakten Gedanken auf, sondern lauscht stattdessen auf die Nerven, die feuern, wenn sie Ihren Stimmorganen sagen, dass sie sich bewegen sollen. Zuvor haben Forscher solche Motorsignale aus anderen Teilen des Gehirns verwendet, um Roboterarme zu steuern.

Wir zapfen die Teile des Gehirns an, die diese Bewegungen steuern – wir versuchen eher, Bewegungen zu entschlüsseln als Sprache direkt, sagt Chang.

In Changs Experiment wurden die Signale mit einem flexiblen Elektrodenfeld aufgezeichnet, das als Elektrokortikographie-Array oder ECoG bezeichnet wird und auf der Gehirnoberfläche ruht.

Um zu testen, wie gut die Signale verwendet werden können, um das, was die Patienten gesagt haben, nachzubilden, spielten die Forscher die synthetisierten Ergebnisse Leuten vor, die auf Mechanical Turk, einer Crowdsourcing-Site, eingestellt wurden, die versuchten, sie mit einem Pool möglicher Wörter zu transkribieren. Diese Zuhörer konnten im Durchschnitt etwa 50 bis 70 % der Wörter verstehen.

Dies ist wahrscheinlich die beste Arbeit, die derzeit im Bereich BCI [Gehirn-Computer-Schnittstellen] geleistet wird, sagt Andrew Schwartz, ein Forscher für solche Technologien an der University of Pittsburgh. Er sagt, wenn Forscher Sonden in das Gehirngewebe einführen würden und nicht nur über das Gehirn, könnte die Genauigkeit weitaus größer sein.

Frühere Bemühungen haben versucht, Wörter oder Wortlaute aus Gehirnsignalen zu rekonstruieren. Im Januar dieses Jahres beispielsweise haben Forscher der Columbia University Signale im auditiven Teil des Gehirns gemessen, als Probanden jemand anderen die Zahlen 0 bis 9 sprechen hörten. Sie konnten dann feststellen, welche Zahl gehört wurde.

Gehirn-Computer-Schnittstellen sind noch nicht fortschrittlich genug und auch nicht einfach genug, um gelähmten Menschen zu helfen, obwohl dies ein Ziel von Wissenschaftlern ist.

Letztes Jahr begann ein anderer Forscher an der UCSF damit, Menschen mit ALS oder der Lou-Gehrig-Krankheit zu rekrutieren, um ECoG-Implantate zu erhalten. Diese Studie wird laut einer Beschreibung der Studie versuchen, Sprache zu synthetisieren und die Patienten zu bitten, ein Exoskelett zu kontrollieren, das ihre Arme stützt.

Chang sagt, sein eigenes System werde nicht an Patienten getestet. Und es bleibt unklar, ob es für Menschen funktionieren würde, die ihren Mund nicht bewegen können. Das UCSF-Team sagt, dass ihr Aufbau nicht annähernd so gut funktionierte, als sie die Redner aufforderten, Worte leise zu formulieren, anstatt sie laut zu sagen.

Einige Unternehmen aus dem Silicon Valley haben erklärt, dass sie hoffen, kommerzielle Gedanken-zu-Text-Gehirnlesegeräte zu entwickeln. Einer von ihnen, Facebook, sagt, dass es verwandte Forschung an der UCSF finanziert, um die erste stille Sprachschnittstelle zu demonstrieren, die laut einem Sprecher 100 Wörter pro Minute eingeben kann.

Facebook hat nicht für die aktuelle Studie bezahlt und die UCSF lehnte es ab, zu beschreiben, welche weiteren Untersuchungen sie im Auftrag des Social-Media-Giganten durchführt. Aber Facebook sagt, dass das implantierte System ein Schritt in Richtung der Art von Verbrauchergerät ist, das es entwickeln möchte.

Dieses Ziel passt gut zur Mission der UCSF, eine implantierbare Kommunikationsprothese für Menschen zu entwickeln, die nicht sprechen können – eine Mission, die wir unterstützen. Facebook entwickelt keine Produkte, die implantierbare Geräte erfordern, aber die Forschung an der UCSF könnte die Forschung zu nicht-invasiven Technologien beeinflussen, sagte das Unternehmen.

Chang sagt, er kenne keine Technologie, die von außerhalb des Gehirns arbeiten könnte, wo sich die Signale vermischen und schwer zu lesen sind.

Die Studie, die wir durchgeführt haben, betraf Menschen mit Neurochirurgie. Uns ist wirklich keine derzeit verfügbare nicht-invasive Technologie bekannt, die es Ihnen ermöglichen könnte, dies von außerhalb des Kopfes zu tun, sagt er. Glauben Sie mir, wenn es existierte, hätte es tiefgreifende medizinische Anwendungen.

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