Gehirn-Computer-Schnittstelle liest Gedanken

Über Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCI) besteht inzwischen eine neue, vielversprechende Möglichkeit, Sprach- oder Bewegungsverluste durch Verletzungen oder Krankheiten wiederherzustellen. So können BCI-Systeme beispielsweise Handprothesen ansteuern und bewegen. Dazu werden Sensoren in Gehirnregionen implantiert, die für die Bewegungssteuerung verantwortlich sind. Diese lesen die neuronalen Signale aus und ermöglichen die Ausführung der Bewegung. Dies funktioniert auch bei Sprache.

Wenn gelähmte Patienten beim Versuch zu sprechen die entsprechende Muskulatur ansteuern, kann das BCI die daraus resultierende Gehirnaktivität »übersetzen«. Dennoch kann auch diese Art der Kommunikation langwierig und ermüdend sein. So kam die Frage auf, ob BCI nicht auch gedachte Worte erkennen kann.

Nun konnte ein Team um Erin M. Kunz von der Stanford University die Gehirnaktivität im Zusammenhang mit innerer Sprache lokalisieren und mit einer Genauigkeit von bis zu 74 Prozent entschlüsseln. Die Ergebnisse wurden kürzlich im Fachjournal »Cell Press« veröffentlicht. 

Vier Personen, die aufgrund von Amyotropher Lateralsklerose oder einem Hirnstamminfarkt an schweren motorischen Sprechstörungen litten, implantierte das Team um Kunz Mikroelektroden in den motorischen Cortex. Diese Gehirnregion ist unter anderem für die Steuerung willkürlicher Bewegungen und somit auch der Sprechmuskulatur für die Bildung von Wörtern verantwortlich.

Die Teilnehmer sollten versuchen, zu sprechen oder Wörter zu denken. Wie die Forschungsgruppe feststellte, wurden bei beiden Aufgaben die gleichen Hirnregionen aktiviert und eine ähnliche neuronale Aktivität hervorgerufen. Anhand der Sprachdaten programmierte das Team eine künstliche Intelligenz (KI) darauf, gedachte Wörter zu erkennen. Dabei brachte es dem System einen Wortschatz von 125.000 Wörtern bei. Das BCI war in der Lage, gedachte Sätze mit einer Genauigkeit von bei 74 Prozent wiederzugeben. Um nicht jeden Gedanken in Sprache zu übersetzen, wurde die KI auch darauf trainiert, das Auslesen erst zu beginnen, nachdem die Teilnehmer ein Passwort gedacht hatten. In 98 Prozent der Fälle wurde das Passwort zuverlässig erkannt.

Da die Stichprobe klein war und Menschen innere Sprache vermutlich unterschiedlich nutzen, muss geprüft werden, ob die Ergebnisse auch allgemein gültig sind. Außerdem können aktuelle BCI-Systeme innere Sprache noch nicht zuverlässig entschlüsseln. Zukünftige Geräte könnten das jedoch schaffen.