Gehirn-Forschung Forscher rekonstruieren Sprache aus Hirnströmen

Kann man allein aus Hirnströmen auf Worte oder ganze Sätze eines Probanden schließen? Karlsruher Wissenschaftlern ist der erste Schritt in diese Richtung gelungen.

  • Teilen per:
  • Teilen per:
Mit einer Kopfhaube können Gehirnströme gemessen werden. Quelle: dpa

Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben direkt aus Gehirnströmen Laute, Wörter und ganze Sätze rekonstruiert. Ausgewertet wurden Daten der Gehirnströme von sieben Epilepsie-Patienten in den USA: Ihnen lag während des Sprechens ein Elektrodennetz direkt auf der Großhirnrinde des zur Epilepsie-Behandlung ohnehin freigelegten Gehirns. Denn mit Elektroden, die von außen am Kopf angelegt werden und so die elektrische Aktivität des Gehirns messen, sind solche spezifischen Aufzeichnungen noch nicht möglich.

„Zum ersten Mal können wir das Gehirn beim Sprechen beobachten“, sagte Informatik-Professorin Tanja Schultz. Die Forscher können nun zusehen, wie das Gehirn den Sprechvorgang plant und dann die Muskeln der Artikulationsorgane über die Neuronen in der Großhirnrinde aktiviert, bevor die eigentliche Sprache hörbar wird.

So treffen Sie eine gute Entscheidung
Ein Mann steht vor einer Tafel, auf der Fragezeichen zu sehen sind Quelle: Fotolia
Machen Sie sich Ihren Kopf frei!Lassen Sie sich nicht durch räumlichen Enge vom Denken abhalten! Ein Gang in die Natur kann den Denkprozess beschleunigen. Wissenschaftler brachten die Theorie hervor: Kreativität braucht Raum! Quelle: Blumenbüro Holland/dpa/gms
Bauchgefühl als Mittel zum ErfolgHören Sie öfter auf Ihren Bauch. Studien bestätigen, dass Menschen auf ihre Intuition vertrauen können, wenn sie genug Erfahrung und Vorwissen mitbringen. Dieses ruft das Unterbewusstsein ab und hilft so bei komplexen Problemen weiter. Quelle: Blumenbüro Holland/dpa/gms
Kaugummi kauen macht konzentrierterKaugummi kauen hilft tatsächlich beim Nachdenken. Denn dabei lindern sich Verspannungen der Kiefer-, Gesichts- und Nackenmuskulatur und durch den daraus entstehenden höheren Puls gelangt mehr Sauerstoff in das Gehirn. All das ist denkfördernd und beugt Konzentrationsstörungen und Kopfschmerzen vor. Quelle: AP
Weichen Sie auf eine Fremdsprache aus!Wissenschaftler der University of Chicago haben bewiesen: Das Denken in einer Fremdsprache verhindert Wahrnehmungsfehler. In unserer Muttersprache blockieren unsere Gedanken schnell. Quelle: dpa
Bewusstes Querdenken gegen BlockadenProvozieren Sie in Ihren Gedanken Widersprüche, übertreiben Sie diese, stellen Sie exakt gegenteilige Annahmen und ungewöhnliche Assoziationen auf. Das eröffnet einem neue Perspektiven, auf die man nicht direkt gekommen wäre. Quelle: Fotolia
Bleiben Sie locker!Immer locker bleiben! Laut Wissenschaftlern kann sich schon die Schwerfälligkeit Ihrer Hände negativ auf das Denken auswirken. Lassen Sie in Ihrem Alltag ausreichend Platz für Lockerungsübungen, es kommt dem effizienten Denken zugute! Quelle: Fotolia

Sichtbar gemacht wurden die Aktivitäten mit Hilfe von Farben: „Die neuronale Aktivität auf der Großhirnrinde kann farblich dargestellt werden“, erklärte Schultz. „Rote und gelbe Farben bedeuten hohe Aktivitäten an der Stelle im Gehirn, blaue Farben eine niedrigere Aktivität.“

Die Patienten waren zuvor gebeten worden, bestimmte Texte zu sprechen - etwa eine Rede des ehemaligen US-Präsidenten John F. Kennedy oder auch einfache Kinderreime. Die Forscher wussten also zunächst, welche Laute wann gesprochen wurden und legten mit Hilfe der dabei gemessenen Hirnströme Datenbanken mit Prototypen von etwa 50 verschiedenen Lauten an.

Auf Basis von Algorithmen aus der automatischen Spracherkennung gelang es anschließend, allein anhand der Gehirnströme zu verstehen, was gesagt wurde. Dazu werden Laute im Kontext von Wörtern und ganzen Satzphrasen betrachtet. „Wir bekommen damit aussagekräftige Ergebnisse, die in der Erkennungsgenauigkeit zwar noch weit von der akustischen Spracherkennung entfernt sind, aber sehr deutlich über dem Zufall liegen“, sagte Schultz.

Knackpunkt der vierjährigen Forschung ist bislang die geringe Datenbasis von nur sieben Patienten, von denen jeweils höchsten fünf Minuten Sprache vorliegen. Die Wissenschaftler wollen ihre Analysen daher ausweiten. Neben einem besseren Verständnis der Sprachprozesse könnte der sogenannte Brain-to-Text „ein Baustein sein, um Locked-in-Patienten zukünftig eine sprachliche Kommunikation zu ermöglichen“.

Beim Locked-in-Syndrom sind Menschen zwar bei Bewusstsein, aber fast vollständig gelähmt und unfähig, sich der Außenwelt verständlich zu machen.

© Handelsblatt GmbH – Alle Rechte vorbehalten. Nutzungsrechte erwerben?
Zur Startseite
-0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%