Hirnforschung Wissenschaftler übersetzen Gedanken in Sprache

Forscher haben die Gedanken von fünf Patienten in Sprache übersetzt. Noch funktioniert die Technik zwar nicht perfekt - aber hören Sie selbst.

Spektogramm
Nima Mesgarani/Columbias Zuckerman Institute/dpa

Spektogramm


Gedanken in Sprache übersetzen - diesem Ziel kommen Wissenschaftler allmählich näher. Hirnsignale in gesprochene Sprache zu übertragen, ist einem Team nun recht gut gelungen. Die Signale stammten aus dem Hörzentrum des Gehirns und ergaben sich aus dem bewussten Hören von Gesprochenem.

"Wir fanden heraus, dass Menschen die Klänge zu 75 Prozent verstehen und wiederholen konnten, was weit über alle vorherigen Versuche hinausgeht", erklärte Studienleiter Nima Mesgarani von der Columbia University in New York City.

Die Forscher kombinierten dazu ein Spracherzeugungssystem (Vocoder) mit einem künstlichen neuronalen Netzwerk, um Hirnsignale in gesprochene Sprache übertragen zu können. In die Studie einbezogen wurden fünf Patienten mit Epilepsie, deren eigentlich zu einem anderen Zweck implantierte Elektroden Signale aus dem Hörzentrum aufnehmen können.

Training wie bei Siri und Amazon Echo

Zunächst wurde das Spracherzeugungssystem trainiert. "Dies ist die gleiche Technologie, die von Amazon Echo und Apple Siri verwendet wurde, um unsere Fragen verbal zu beantworten", erklärte Neurochirurg Ashesh Mehta von der Hofstra Northwell School of Medicine in Manhasset in New York, der ebenfalls an der Studie beteiligt war.

Allerdings bestanden die Trainingsdaten in diesem Fall nicht aus gesprochener Sprache, sondern aus den Hirnsignalen der Patienten in Reaktion auf Worte, die zu ihnen gesagt wurden. Das System sollte lernen, die Muster zu erkennen, die bei bestimmten Lauten im Hirn entstehen.

Anschließend nutzten die Forscher ein umfangreiches Netzwerk aus künstlichen Neuronen, um die Daten des Spracherzeugungssystems zu analysieren und aufzubereiten. Im Ergebnis ist eine roboterhaft klingende Stimme zu hören, die Ziffern von null bis neun spricht (eine Hörprobe finden Sie unter diesem Absatz).

75 Prozent Trefferquote

Mesgarani und Kollegen spielten die Ergebnisse, die aus den Hirnsignalen der fünf Epilepsie-Patienten gewonnen worden waren, elf Testpersonen vor. Diese erkannten die gesprochenen Wörter in 75 Prozent der Fälle. Außerdem konnten sie zu 80 Prozent erkennen, ob die Person männlich oder weiblich war, berichten die Forscher im Fachmagazin "Scientific Reports".

Das Team um Mesgarani hofft, dass eine weiterentwickelte Version ihres Verfahrens Teil eines Implantats werden könnte, das Gedanken direkt in gesprochene Sprache verwandelt. "Wenn der Träger in diesem Szenario denkt: ,Ich brauche ein Glas Wasser', könnte unser System die durch diesen Gedanken erzeugten Gehirnsignale aufnehmen und in eine synthetische, verbale Sprache umwandeln", stellt Mesgarani in Aussicht.

Anwendung bei Patienten noch in weiter Ferne

Niels Birbaumer von der Universität Tübingen, der nicht an der Studie beteiligt war, dämpft die Erwartungen: "Im Grunde haben die Forscher nur die Reaktion des Gehirns auf einen äußeren Reiz aufgezeichnet." Dies sei, auf andere Reize bezogen, grundsätzlich schon seit der Einführung der Elektroenzephalografie (EEG) im Jahr 1929 möglich.

Um tatsächlich Gedanken eines Menschen in gesprochene Worte zu übertragen, seien vermutlich mehrere Tausend Elektroden im Gehirn notwendig. "Bei Gelähmten können wir ,ja' oder ,nein' aus den Gehirnwellen herauslesen, aber keine Gedanken rekonstruieren."

jme/dpa



TOP
Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.