ALS und Schlaganfall: KI bringt Sprache zurück

So werden die Signale im Gehirn erfasst (Bild: Ken Probst, ucsf.edu)

Mit Computer-Gehirn-Schnittstellen und KI haben Forscher der University of California San Francisco (UCSF) und der University of California Berkeley zwei neurodegenerativ beeinträchtigten Frauen die Kommunikation wieder ermöglicht. Eine der beiden hatte einen schweren Schlaganfall erlitten, der all ihre Muskeln lähmte, die andere litt an einer fortschreitenden Erkrankung des Gehirns. Die Schlaganfallpatientin Ann konnte über einen digitalen Avatar sprechen und Emotionen ausdrücken. Forscher der Stanford University wandeln die Gehirnaktivität der ALS-Patientin in Text um.

KI wandelt Signale in Worte um

Der UCSF-Neurochirurg Edward Chang hat Ann 253 Elektroden auf die Oberfläche des Gehirns implantiert, und zwar genau dort, wo Sprache entsteht. Sie waren per Kabel mit einem Computer verbunden. Die Gehirnsignale, die die Elektroden erfassten, wenn Ann in Gedanken redete, wurden mithilfe von KI Wörtern zugeordnet. Dazu musste Ann ein Trainingsprogramm absolvieren, damit die KI die Signale sinngemäß interpretieren konnte. Insgesamt lernte sie 1.024 Wörter.

Als nächstes entwickelten die Forscher einen Avatar und brachten ihm mit maschinellem Lernen Mimik bei, die von Anns Gedanken gesteuert wird. Das Gesicht des Avatars bewegt sich gemäß Anns Gedanken und kann Emotionen wie Freude, Traurigkeit und Überraschung ausdrücken. Das System wandelt Gedanken mit einer durchschnittlichen Rate von 78 Wörtern pro Minute in gesprochenen Text um. Die Geschwindigkeit der natürlichen Konversation unter Englischsprachigen liegt bei etwa 160 Wörtern pro Minute. Die Fehlerrate beträgt allerdings noch 25 Prozent.

Gedachte Worte werden zu Text

Pat, die ihre Kommunikationsfähigkeit von Stanford-Wissenschaftlern zurückerhielt, bekam zwei winzige Sensor-Arrays auf der Oberfläche ihres Gehirns implantiert. Jedes Array enthält 64 Elektroden. Der nachfolgende Prozess entsprach dem der Forscher, die Ann behandelten. Pat schafft mit dem System 62 Worte pro Minute.

„Dies ist eine Machbarkeitsstudie, kein tatsächliches Gerät, das Menschen im Alltag verwenden können. Aber es ist ein großer Fortschritt auf dem Weg zur Wiederherstellung der schnellen Kommunikationsfähigkeit von Menschen, die aufgrund von Lähmungen nicht mehr sprechen können“, sagt Francis Willett, Neurochirurg in Stanford.

Roger Homrich