Wissenschaftler rekonstruieren Gehörtes aus Hirnströmen
S-Wissenschaftlern ist es gelungen, Wörter, die eine Testpersonen gehört hat, aus Hirnströmen zu rekonstruieren. Im nächsten Schritt wird es darum gehen, Wörter, an die eine Person denkt, aus ihren Hirnströmen herauszulesen.
Was denkt ein Mensch? US-Forscher sind dabei, es herauszufinden: Sie können aus den Gehirnströmen Wörter auslesen und hörbar machen. Das soll es Menschen, die nach einem Schlaganfall oder durch eine Lähmung nicht mehr sprechen können, ermöglichen zu kommunizieren.
Schläfenlappen
Die Wissenschaftler der Universität des US-Bundesstaates Kalifornien in Berkeley (UC Berkeley) um Brian Pasley haben mit Hilfe von Elektroden den Schläfenlappen (Link) belauscht. In diesem Teil des Gehirns sitzen unter anderem der primäre auditorische Cortex und das Wernicke-Sprachzentrum, das für das Sprachverständnis wichtig ist. Dazu haben die Wissenschaftler 15 Patienten 256 Elektroden eingesetzt, die die Aktivitäten in diesem Teil des Gehirns aufzeichnen.
hier ein video. kanns leider nicht einbetten:
_video-golem-de/wissenschaft/7133/rekonstruktion-gehoerter-woerter-aus-hirnstroemen-html?q=medium
Pasley spielte den Testpersonen jeden Tag fünf bis zehn Minuten lang einzelne Worte oder ganze Sätze vor und zeichnete gleichzeitig die Aktivitäten in Gehirn auf. Anschließend ließ er einen Computer Gespräche und Hirnmuster vergleichen. Mit einer Genauigkeit von 20 bis 30 Prozent könnten sie aus dem Hirnstrom extrahieren, welche Wörter der Proband gehört habe, schreiben die Wissenschaftler in der Open-Access-Fachzeitschrift Plos Biology (Link).
Wörter aus Gehirnströmen
Im nächsten Schritt soll es darum gehen herauszufinden, ob sich auch Wörter extrahieren lassen, wenn die Testperson an diese denkt. Es gebe Hinweise, dass das Hören eines Wortes und die Vorstellung eines Wortes in ähnlichen Regionen des Gehirns stattfindet, sagt Pasley. "Wenn man die Beziehung zwischen Gehirnaufzeichnungen und Ton gut genug versteht, könnte man entweder den Ton, an den diese Person gerade denkt, synthetisieren oder die Worte über ein Interface einfach ausgeben_"
Das sei ein wichtiger Schritt für Patienten, die nach einem Schlaganfall oder infolge einer Amyotrophen Lateralsklerose (Link) (ALS) nicht mehr sprechen können, sagt Pasleys Kollege Robert Knight, Psychologe und Neurowissenschaftler an der UC Berkeley. "Wenn man die vorgestellte Konversation rekonstruieren könnte, wäre das für tausende Menschen von Nutzen_" Daneben lasse sich aus diesen Experimenten viel über das Gehirn und wie es Sprache verarbeitet lernen.
Machbarkeit 2010 bewiesen
2010 war es einer Gruppe von Forschern an der Universität des US-Bundesstaates Utah in Salt Lake City gelungen, Signale aus dem Gehirn in Wörter zu übersetzen (Link). Sie hatten den Patienten allerdings nur 16 Mikroelektroden ins Gehirn implantiert. Das Ganze sei nicht mehr als ein Beweis der Machbarkeit, erklärte seinerzeit Projektleiter Bradley Greger.
Im vergangenen Jahr konnte ein Team der UC Berkeley rudimentär ein Bild rekonstruieren, das eine Testperson zuvor gesehen hatte (Link). Allerdings lasen die Forscher um Jack Gallant dazu nicht die Nervenzellen aus, sondern analysierten die Veränderungen im Blutfluss der für das Sehen zuständigen Hirnareale mit Hilfe von funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI).
quelle: golem-de
(Link)
mehr dazu:
Science decodes 'internal voices' (Link)
und passend dazu (paar monate älter, aber schaut euch das video an):
Gerade gesehenes Videobild aus dem Hirn auslesen
Gerade gesehenes Videobild aus dem Hirn auslesen
Wissenschaftlern ist erstmals gelungen, durch aufwendige Echzteit-Gehirnscans ein vom Betrachter gerade angeschautes Video näherungsweise zu rekonstruieren oder zu erwahnen. Der Weg zu neuen Hirn-Maschine-Schnittstellen ist jedoch noch weit.
Einem Menschen ins Gehirn schauen und sehen, was er sieht: Das Ziel ist noch nicht ganz erreicht, Forscher vom Gallant Lab der UC Berkeley (Link) sind ihm aber einen Schritt näher gekommen (Link). Sie haben es geschafft, aus feinen Veränderungen im Blutfluss der für das Sehen zuständigen Hirnareale zumindest näherungsweise die Videobilder zu erahnen oder zu rekonstruieren, die die Testperson gerade auf einem Bildschirm gesehen hatte.
kann video leider nicht einbetten:
_video-golem-de/wissenschaft/5918/videobild-aus-gehirnaktivitaet-rekonstruiert-html?q=medium
Dabei wurden die Gehirne der drei Testpersonen - allesamt Teammitglieder - mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) beobachtet. Die Forscher haben sich dazu selbst stundenlang reglos in die Röhre gelegt. Aus den gesammelten Daten wurden Computermodelle des Hirns entwickelt und schließlich gelang es den Forschern, die dynamischen Bilder zu konstruieren. Dabei ist zwar nicht immer zu erkennen, um was es sich gerade handelt, im Vergleich zum Originalbild fällt aber eine teils recht große Ähnlichkeit auf.
Ein echtes Auslesen des Bildes passiert bei dem Hirnscan nicht. Dazu müssten die Neuronen selbst ausgelesen werden, was bisher nicht möglich ist. Stattdessen wurde ausgenutzt, dass die neuronale Aktivität eng mit dem Sauerstoffgehalt in den roten Blutkörperchen zusammenhängt (BOLD-Kontrast (Link)) und dieses sich wiederum auf das resultierende fMRT-Bild auswirkt und somit messen lässt.
Es wurden mehrere kleine Hirngewebeareale untersucht, jedes dieser etwa 2 x 2 x (Link) 2,5 mm großen Voxel repräsentiert die gesammelte Aktivität von Hunderttausenden von Neuronen. Die Forscher beobachteten mit einem festen Bestand an Videos, welche Auswirkungen diese auf die einzelnen Voxel hatten, um dann mit 18 Millionen Sekunden - 5_000 Stunden - zufällig ausgewähltem Youtube-Videomaterial und mit den entwickelten Filtern abzuschätzen, was in den jeweiligen Bereichen zu sehen sein könnte.
Da nicht das Bildsignal zur Verfügung steht, sondern nur Aktivität in den Voxeln mit Bekanntem verglichen wird, ist es also auch nur möglich, Bekanntes mit Ähnlichem zu vergleichen und daraus auf das Bild zu schließen. Das erklärt auch, warum in dem Demonstrationsvideo zwar im "ausgelesenen" Bild die Form eines Menschen zu sehen ist, die Details - etwa die Kleidung (Link) oder die Haarfarbe - aber nicht zum Original passt. Dennoch funktioniere der Decoder erstaunlich gut, resümieren die Forscher in ihrer Beschreibung.
Die Forscher sehen ihre Ergebnisse als ersten Beweis, dass auch dynamische visuelle Erfahrungen aus sehr langsamer Hirnaktivität mittels fMRI wiederhergestellt werden können. Die neuen Computermodelle der Hirnaktivität könnten zu neuen Erkenntnissen in der Hirnforschung führen. Entsprechende Hirnscanner könnten bei der Diagnose von Erkrankungen wie etwa Gehirnschlag oder Demenz sowie für medizinische Behandlungsmethoden eingesetzt werden.
Ebenfalls für die Zukunft denkbar wäre der Einsatz in einem neuartigen "Brain Machine Interface" (BMI) oder auch "Brain Computer Interface" (BCI). Ob sich irgendwann auch Träume oder Gedanken mittels externer Messung erahnen lassen, können die Forscher selbst nicht sagen. Undenkbar sei es nicht. Allerdings sei noch nicht bekannt, ob Träume und Vorstellungsvermögen im Gehirn funktionell ähnlich der Wahrnehmung gestaltet sind. Wenn es der Fall wäre, dann könnte auch hier Hirnaktivität decodiert werden, so die Forscher.
quelle: golem-de (Link)
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das klingt nach teurer forschung, diese ganzen kenntnisse zu erlangen. ist natürlich selbstverständlich, dass man bei diesem vorhaben nur an menschen denkt, "die nach einem Schlaganfall oder durch eine Lähmung nicht mehr sprechen können" :rolleyes:
"Im nächsten Schritt soll es darum gehen herauszufinden, ob sich auch Wörter extrahieren lassen, wenn die Testperson an diese denkt"
bin ich mal gespannt, in welchem jahr die soweit sind, dass sich wörter bzw das denken per se in das gehirn induzieren lässt_..