Computer lernen Gedanken lesen

Neurologen haben mit Brain Decoding eine Methode entwickelt, um menschliche Erinnerungen zu entschlüsseln. Obwohl die Technik noch nicht ausgereift ist, interessieren sich bereits Marketingvertreter für die neue Anwendung.

Wie Neurologen Gedanken und Bilder mit Hilfe der Hirnaktivität am Computer rekonstruieren
Video: Nature

Hirnscan

Die funktionelle Magnetresonanztomo¬grafie (fMRI) erlaubt es Forschern, Blut mit erhöhtem Sauerstoffgehalt zu erkennen. Dabei machen sie sich die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften von oxyge¬niertem (höherer Sauerstoffgehalt) und desoxygeniertem (geringerer Sauerstoff¬gehalt) Blut zunutze. Eine erhöhte Sauerstoffzufuhr in bestimmten Gebieten des Gehirns wird mit erhöhter neuronaler Aktivität in Verbindung gebracht. Um die Hirnaktivität darzustellen, wird das Gehirn
in kleinste Boxen, sogenannte Voxel – den dreidimensionalen Gegenstücken zu Pixeln – unterteilt. Jedem dieser Voxel kann ein Wert seiner Aktivität zugeteilt werden. Dadurch ergibt sich ein dreidimensionales Bild der Hirnaktivität.(dae)

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In George Orwells berühmtem Roman «1984» überwacht ein paranoider Staat seine Bürger bis in den letzten Winkel. Nur die Gedanken sind das letzte Bollwerk, das der totalitäre Staat nicht zu durchbrechen vermag. Die Angst vor dem gläsernen Bürger ist durchaus berechtigt, wie die Enthüllungen um den NSA-Abhörskandal zeigen. Wenigstens die eigenen Gedanken sind vor jeglichen Lauschangriffen sicher, glauben wir.

Ein kürzlich im britischen Fachmagazins «Nature» veröffentlichter Bericht lässt zumindest Zweifel aufkommen, ob dies für ewig so bleiben wird. Einem Team von Forschern um Jack Gallant von der University of California (UC) ist es gelungen, die visuelle Wahrnehmung von Probanden in bisher nicht gekannter Präzision durch Computer zu rekonstruieren. Als Grundlage dient dem Rechner einzig die Messung der Hirnaktivität. Möglich macht dies das sogenannte Brain Decoding.

Die Wurzeln von Brain Decoding gehen auf die Entwicklung der funktionellen Magnetresonanztomografie (FMRI) zurück. Unterschiedliche Reize (visuelle, akustische, motorische) werden im Gehirn in unterschiedlichen Regionen verarbeitet. Dies lässt sich mittels FMRI abbilden. Beim Brain Decoding geht man noch einen Schritt weiter: Anstatt zu untersuchen, welche Hirnregion am stärksten auf einen bestimmten Reiz anspricht, analysieren die Forscher mit- hilfe von komplexen statistischen Analyseverfahren die Muster aus starker und schwacher Hirnaktivität. Dadurch lassen sich weit feinere Unterschiede erkennen. Blickt eine Versuchsperson etwa auf ein Gesicht, so ergibt sich daraus ein anderes Muster in der Aktivität im Hirn, als wenn der Proband einen Baum betrachtet. Mithilfe von speziellen Algorithmen können Computer lernen, diese Muster zu erkennen und daraus den zugrunde liegenden Reiz zu rekonstruieren.

Computer erkennt Muster

Auch Jack Gallant und sein Team haben ihre erstaunlichen Resultate mit dieser Methode erzielt. Dazu wendeten sie folgendes Vorgehen an: Die Probanden
legen sich in einen Magnetresonanztomografen. Dieser misst die Muster der Hirnaktivität, während die Versuchspersonen eine Vielzahl verschiedener Bilder betrachten. Diese werden in einen Computeralgorithmus eingelesen, der lernt, die Muster mit den dazugehörigen Bildern zu verbinden. Anschliessend begeben sich die gleichen Probanden erneut in den Tomografen und betrachten ein neues Set von Bildern. Basierend auf den zuvor erlernten Verknüpfungen, errechnet der Computer die aus seiner Sicht beste Schätzung dessen, was die Versuchsperson zu Gesicht bekommt. Dies kann der Computer umso besser, je grösser die Ähnlichkeit ist zwischen den gelernten Bildern und denjenigen, die die Probanden zu sehen bekommen.

Andere Forschungsgruppen rund um den Globus arbeiten an ähnlichen Projekten und versuchen mittels Brain Decoding zu entziffern was Leute denken, hören, fühlen oder träumen. Noch ist der Computer darauf angewiesen die spezifischen Muster der Hirnaktivität vorgängig zu lernen. Wird es aber dereinst tatsächlich möglich sein, Gedanken zu lesen?

Gefährliche Messungen

«In Zukunft ja», sagt Niels Birbaumer, Direktor des Instituts für Medizinische Psychologie und Neurobiologie der Universität Tübingen. «Noch können wir aber nicht wirklich von Gedanken lesen sprechen.» Wird die Hirnaktivität mittels FMRI gemessen, liessen sich nur gewisse Eigenheiten, etwa Auto oder Landschaft, klassifizieren. «Über den Inhalt der Gedanken sagt dies noch nichts aus.» Dazu braucht es gemäss Birbaumer weit genauere Daten. Etwa eine direkte Messung der elektrischen Signale möglichst nahe an der Hirnrinde. «Um dies zu erreichen, muss man in Zukunft Elektroden direkt in viele Zellen des Gehirns einführen.» Dies sei aber nicht nur ethisch bedenklich, sondern auch äusserst gefährlich. Allerdings wird auch in diese Richtung bereits geforscht. Ein Team der amerikanischen Brown University belegt zurzeit den Spitzenplatz mit 100 Elektroden.

Es gibt viele potenzielle Anwendungen von Brain Decoding. So könnte die Methode in der Rechtsprechung dazu verwendet werden, die Zuverlässigkeit von Erinnerungen besser zu bewerten. Aber auch in der Wirtschaft dürfte die Technik einst auf grosses Interesse stossen. Bereits strecken einzelne Firmen ihre Fühler aus. So berichtet John Dylan Haynes vom Bernstein Center for Computational Neuroscience in Berlin gegenüber «Nature», dass ein Vertreter der Marketingabteilung von Daimler wissen wollte, ob die Technik dazu eingesetzt werde könnte, versteckte Präferenzen der Konsumenten zu erforschen. (baz.ch/Newsnet)

Erstellt: 13.11.2013, 19:36 Uhr

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