Forscher bringen Gehirn mit Mikroelektroden zum „Sprechen“

Die Elektroden werden direkt auf das Gehirn aufgebracht. Gehirnstrom-Muster lassen Rückschlüsse auf einzelne Wörter zu. Bei gegensätzlichen Wortpaaren wie "ja" und "nein" liegt die Treffsicherheit bei 90 Prozent.

Die Mikroelektroden befinden sich an den Enden des orangen und des grünen Drahtbündels. Sie sind mit freiem Auge nicht sichtbar undb symbolisch als weiße Punkte dargestellt (Bild: Spencer Kellis, The University of Utah).
Die Mikroelektroden befinden sich an den Enden des orangefarbenen und des grünen Drahtbündels. Sie sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen und symbolisch als weiße Punkte dargestellt (Bild: Spencer Kellis, The University of Utah).

Wissenschaftlern der University of Utah ist es gelungen, Gehirnströme in Wörter zu übersetzen. Ein Freiwilliger, der unter schweren epileptischen Anfällen leidet, ließ sich dazu Mikroelektroden implantieren.

Die Ärzte des Mannes hatten einen Teil seines Schädels vorübergehend entfernt, um mit Hilfe von größeren Elektroden (die mit Zahlen versehenen „Knöpfe“ im Bild) die Auslöser der epileptischen Anfälle zu finden. Er stimmte zu, sich zusätzlich zwei Sets mit jeweils 16 Mikroelektroden über seinen Sprachzentren einpflanzen zu lassen.

Daraufhin zeichneten die Forscher die Hirnaktivitäten des Mannes auf, während er zehn Wörter immer wiederholte: ja, nein, hungrig, durstig, mehr, weniger, heiß, kalt, Hallo, Tschüss.

Verglichen die Wissenschaftler die Hirnstöme eines Wortpaars miteinander – beispielsweise „ja“ und „nein“ – erkannten sie mit 90-prozentiger Sicherheit das richtige Wort. Bei Versuchen mit allen zehn Wörtern schafften sie es in 28 bis 48 Prozent der Fälle, den korrekten Begriff anhand der Hirntätigkeit zu erkennen.

Für ihre Analyse verwendeten die Forscher Elektroden, sogenannte microECoGs, die nicht in das Gehirn eingeführt, sondern auf seiner Oberfläche angebracht werden. Es handelt sich dabei im Wesentlichen um eine kleinere Variante der Elektroden, die für ein Eletrokortikogramm (ECoG) verwendet werden. Eine normale Elektroenzephalografie (EEG) würde zu viele Gehirnwellen und Reize aufzeichnen, um Sprachsignale zu unterscheiden.

„Dieser Versuch beweist, dass wir richtig liegen“, sagt Bradley Greger, Assistenzprofessor für Bioingenieurwesen. „Wir haben gezeigt, dass sich an Hirnströmen grundsätzlich ablesen lässt, was ein Mensch sagt. Jetzt gilt es, mehr Worte mit größerer Präzision zu unterscheiden, bevor die Technologie brauchbar für Patienten wird.“ In Zukunft könnte es möglich sein, dass sich etwa Menschen mit Locked-in-Syndrom über die Elektroden mitteilen.

Die Forschungsergebnisse (PDF) wurden erstmals in der Oktoberausgabe des Journals of Neural Engineering veröffentlicht.

Themenseiten: Forschung, Hardware, Kommunikation, University of Utah

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