Ärzte Zeitung online, 29.01.2019

Forschungserfolg

Hirnsignale in Worte übertragen

Eine roboterhafte Stimme erklingt. Zuhörende Probanden erkennen Zahlworte. Abgeleitet wurden sie aus Hirnsignalen von Menschen, die genau diese Worte zuvor gehört hatten.

Hirnsignale in gesprochene Sprache übertragen

Gedanken in Sprache übersetzen. Diesem Ziel kommen Wissenschaftler näher.

© psdesign1 / stock.adobe.com

NEW YORK. Gedanken in Sprache übersetzen – diesem Ziel kommen Wissenschaftler allmählich näher, die dazu Hirnsignale in gesprochene Sprache übertragen haben. Die Signale stammten aus dem Hörzentrum des Gehirns und ergaben sich aus dem bewussten Hören von Gesprochenem. Die Forscher kombinierten dazu ein Spracherzeugungssystem (Vocoder) mit einem künstlichen neuronalen Netzwerk.

Beteiligt an der Studie war auch der Neurochirurg Ashesh Mehta von der Hofstra Northwell School of Medicine in Manhasset in New York. Einbezogen wurden fünf von Mehta behandelte Patienten mit Epilepsie, deren implantierte Elektroden Signale aus dem Hörzentrum aufnehmen können (Scientific Reports 9; 874(2019).

Zunächst wurde das Spracherzeugungssystem trainiert. „Dies ist die gleiche Technologie, die von Amazon Echo und Apple Siri verwendet wurde, um unsere Fragen verbal zu beantworten“, erklärte Mesgarani. Das

Allerdings bestanden die Trainingsdaten in diesem Fall nicht aus gesprochener Sprache, sondern aus den Hirnsignalen der Patienten in Reaktion auf gesprochene Sprache.

Die Forscher nutzten dann ein umfangreiches Netzwerk aus künstlichen Neuronen, um den "Sound", der im Spracherzeugungssystem ankommt, zu analysieren und verständlich aufzubereiten.

Testpersonen erkannten gesprochene Wörter

Im Ergebnis ist eine roboterhaft klingende Stimme zu hören, die Ziffern von Null bis Neun spricht. Mesgarani und Kollegen spielten die Ergebnisse, die aus den Hirnsignalen der fünf Epilepsie-Patienten gewonnen worden waren, elf Testpersonen vor. Sie erkannten nicht nur die gesprochenen Wörter während 75 Prozent der Aufnahmezeit, sondern zu 80 Prozent auch, ob die sprechende Person männlich oder weiblich war.

Das Team um Mesgarani hofft nun, dass eine weiterentwickelte Version ihres Verfahrens Teil eines Implantats werden könnte, das Gedanken direkt in gesprochene Sprache verwandelt. „Wenn der Träger in diesem Szenario denkt: ,Ich brauche ein Glas Wasser‘, könnte unser System die durch diesen Gedanken erzeugten Gehirnsignale aufnehmen und in eine synthetische verbale Sprache umwandeln“, stellt Mesgarani in Aussicht.

Niels Birbaumer von der Universität Tübingen, der nicht an der Studie beteiligt war, dämpft die Erwartungen: „Im Grunde haben die Forscher nur die Reaktion des Gehirns auf einen äußeren Reiz aufgezeichnet.“ Dies sei, auf andere Reize bezogen, grundsätzlich schon seit der Einführung der Elektroenzephalografie (EEG) im Jahr 1929 möglich.

Um tatsächlich Gedanken eines Menschen in gesprochene Worte zu übertragen, seien vermutlich mehrere 1000 Elektroden im Gehirn notwendig. „Bei Gelähmten können wir ,ja‘ oder ,nein‘ aus den Gehirnwellen herauslesen, aber keine Gedanken rekonstruieren.“ (dpa)

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