Der Computer lernt gerade, Gedanken zu lesen
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Den inneren Dialog nach aussen tragen: Gehirnscan eines Probanden, der auf visuelle Reize reagiert.
Bild: Reuters
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Was vor zwanzig Jahren noch als Sciencefiction galt, ist nicht mehr fiktiv. Die Hirnforschung ist derart weit, dass sie mehr kann, als einzelnen Hirnregionen eine Funktion zuzuordnen. Inzwischen geht es nicht mehr nur darum zu verstehen, wie das Denken funktioniert – sondern auch, woran gedacht wird.
Kalifornischen Wissenschaftlern ist es jetzt gelungen, Wörter aus der Gehirnaktivität zu entschlüsseln und über einen Computer abzuspielen. «Wir konnten decodieren, was das Gehirn hört und versteht», sagt Robert Knight, Professor für Psychologie und Neurowissenschaften an der Universität von California, Berkeley. «Die Wiedergabe war nicht perfekt, aber verständlich.»
Software lernt Gedanken lesen
Sein Postdoktorand Brian Pasley und Kollegen massen die Hirnaktivität von Personen, die Wörter vorgesprochen erhielten, zum Beispiel «Baseball». Mithilfe von Computermodellen konnten sie aus den Gehirndaten die Frequenzmuster für das Wort «Baseball» rekonstruieren und abspielen. Um komplexe Sprachfrequenzen zu entschlüsseln, benötigte Pasley jedoch hoch aufgelöste Daten. Diese erhielt er von Patienten, die sich einer Gehirnoperation unterzogen, um eine schwere Epilepsie oder einen Gehirntumor abzuklären, wobei die Gehirnfunktionen mit implantierten Elektroden überwacht werden. Da die Patienten wach dabei sind, konnten Pasley ihnen Wörter vorspielen.
In jüngster Zeit vermeldeten diverse Wissenschaftler ähnlich spektakuläre Erfolge, Gedanken zu entschlüsseln. Die meisten verwendeten Kernspintomografen (MRI), die den Blutfluss im Gehirn und damit die Aktivität der Hirnzellen messen. Japanischen Forschern gelang es 2009, aus der so gemessenen Gehirnaktivität Bilder zu rekonstruieren, die sich die Probanden anschauten. Zum Beispiel waren gezeigte Buchstaben in der Computerwiedergabe deutlich erkennbar.
Sogar Gesichter sind zu erkennen
Vergangenen Herbst glückte anderen Forschern der University of California, Berkeley, das gleiche Kunststück mit Videos. Die Ähnlichkeit der echten Videos mit den aus der Gehirnaktivität rekonstruierten Bildfolgen ist verblüffend: Deutlich sind Räumlichkeiten, menschliche Formen und sogar Gesichter zu sehen – wenn auch nur in sehr groben Zügen. «Wir sind nahe dran, zu entziffern, was Menschen sehen, hören und woran sie denken», so Knights Fazit zu diesen Erfolgen.
Kernstück dieser Gedankenlese-Experimente ist eine lernfähige Software, die durch zahlreiche Wiederholungen auf das gewünschte Informationsmuster trainiert wird. Dies wird maschinenbasiertes Lernen genannt. «Man kann derzeit nicht ein Wort aus dem Stand entschlüsseln», erklärt Klaas Enno Stephan, der an der Universität und der ETH Zürich ebenfalls Gehirnfunktionen modelliert. Zunächst muss das Computermodell zum Beispiel mit diversen Varianten des Wortes «Baseball» gefüttert werden. Erst dann kann es aus den Gehirndaten die Frequenzstruktur für dieses Wort herauslesen.
Trotz Sprachverlust wieder kommunizieren
Forschungsleiter Knight ist dennoch überzeugt, dass auf diesem Weg einst auch der innere Dialog, also gedachte Wörter, wiedergegeben werden können. Denn bei echten und vorgestellten Aktivitäten werden weitgehend die gleichen Hirnareale aktiviert. «Dies wäre ein grosser Durchbruch für Menschen, die wegen eines Schlaganfalls oder der Lou-Gehrig-Krankheit einen Sprachverlust erlitten haben», sagt er. Mittels einer implantierten Neuroprothese und einem Computer würden sie in nicht allzu ferner Zukunft wieder kommunizieren können.
Allerdings ist noch umstritten, wie ähnlich echtes Hören und die Vorstellung davon tatsächlich sind. Zudem seien die Computermodelle im letzteren Fall viel schwieriger zu trainieren, wirft Dimitri Van De Ville ein, der an der ETH Lausanne und der Uni Genf Gehirnnetzwerke erforscht. Es ist einfacher, einen eingehenden Reiz im Sinneszentrum zu verarbeiten, als wenn das Gehirn selbst den Gedanken erzeugt. «Doch diese Lücke wird sich schliessen, je mehr wir über die Funktion des ganzen Gehirns wissen.»
Die Idee, durch implantierte Elektroden Prothesen zu steuern, wird bereits in die Praxis umgesetzt. Es gibt Blinde, die sich Elektroden ins Gehirn operieren liessen, um Lichtsignale ans Gehirn zu schicken, Gelähmte, die Roboterarme bewegen, indem sie sich Handbewegungen vorstellen.
Chance für Locked-in-Patienten
Eine weniger invasive Art, die Kraft der Gedanken zu nutzen, ist Neurofeedback. Dabei lernt der Patient, auf Wunsch ein bestimmtes Gehirnareal zu aktivieren. Die Gehirnaktivität wird entweder mit MRI oder mit Elektroden auf der Kopfhaut gemessen und gibt Auskunft, ob der gewünschte Effekt im Gehirn erreicht wird. Der Basler Neuroradiologe Sven Haller wies unlängst nach, dass Tinnitus-Patienten so lernen können, die Aktivität in ihrer Hörrinde herabzusenken und die störenden Geräusche leiser zu stellen.
Näher ans Ziel, auch den Inhalt der Gedanken zu lesen – wie beim Experiment mit den Wörtern –, kamen kürzlich ein kanadischer und ein belgischer Neurologe. Ihnen gelang es, über den Gehirnscan mit Locked-in-Patienten zu kommunizieren. Diese sind vollständig gelähmt, aber bei Bewusstsein. Die Forscher baten die Patienten, sich vorzustellen, Tennis zu spielen oder durchs eigene Haus zu laufen. Tatsächlich leuchteten bei einigen dieser Patienten im MRI die Bewegungszentren auf respektive Hirnregionen, die Erinnerungen abrufen. Dies belegt ihr Bewusstsein und könnte dereinst eine einfache Ja-Nein-Kommunikation erlauben.Wird man in Zukunft die inneren Dialoge von Menschen belauschen, ihre inneren Filme ansehen können? Gegen den eigenen Willen ist das kaum möglich, solange man Elektroden implantieren, stocksteif im Scanner liegen oder die jetzigen Modelle mit vielen Wiederholungen durch die gleiche Person trimmen muss. Doch je besser die Instrumente zur Gehirnvermessung werden und je effizienter die Modelle, desto leichter wird es, Gehirnsignale zu interpretieren, sagt Dimitri Van De Ville. «Wir gewinnen eine immer grössere Vorhersagekraft.» (Tages-Anzeiger)
Erstellt: 03.02.2012, 07:39 Uhr
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1 Kommentar
Nathalia Rothenberger
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uiuiui, wenn dies wirklich in dem Mase weiter geht, ist es nur eine Zeitfrage, bis diese Technologie wieder missbraucht wird. Dann werden wir als Individuen keine Geheimnisse mehr haben können und uns in unsere Gedanken zurückziehen können. Alles wird offenbart werden... wollen wir uns dies wirklich antun?
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