Forschung Neuer Hirn-Sensor soll gelähmten Patienten Sprache ermöglichen

Menschen mit Sprachlähmungen könnten künftig per Computer ihre Gedanken artikulieren. Ein neuer Hirn-Sensor weckt Hoffnungen - aber noch müssen die Wissenschaftler einige Hürden überwinden.

Sensor für die Spracherkennung im Gehirn mit Elektroden-Matten
UCSF

Sensor für die Spracherkennung im Gehirn mit Elektroden-Matten


Ein Schlaganfall verändert das Leben von vielen Menschen auf dramatische Weise. Lähmungen machen beim sogenannten Apoplex die Steuerung von Bewegungen schwer bis unmöglich. Dazu kommt oft ein weiteres Problem: Viele Menschen können nach der gefährlichen Durchblutungsstörung im Gehirn nicht mehr richtig sprechen.

Künftig könnten durch ein neues Verfahren solche oder andere Patienten mit Sprachlähmungen ihre verbale Kommunikation zurückerlangen. US-Forscher haben ein Gerät entwickelt, das Signale des Sprachzentrums im Gehirn in Sprache überträgt, die von einem Computer generierte wird. Dabei reicht es aus, sich das Sprechen nur vorzustellen.

So lange das Sprachzentrum nicht geschädigt worden ist, könnte der Sensor nach dem bisherigen Forschungsstand helfen, hat eine Studie in der Zeitschrift "Nature" von Forschern um Edward Chang von der University of California in San Francisco gezeigt.

Dass Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCI, Brain-Computer-Interface) solche Patienten bei der Kommunikation unterstützen können, ist grundsätzlich bekannt. Dabei steuern sie per Gedanken einen Cursor, der Buchstaben ausgewählt. Aber: "Auch wenn diese Systeme die Lebensqualität eines Patienten steigern können, müssen sich die meisten Nutzer anstrengen, um mehr als zehn Wörter pro Minute zu übertragen", schreiben die Forscher. Dies sei deutlich langsamer als die Rate von 150 Wörtern pro Minute beim normalen Sprechen.

Das Team wollte nun zeigen, dass Gehirn-Computer-Schnittstellen einen Redefluss in Echtzeit ermöglichen können. Dies testeten sie an fünf Menschen ohne Sprachprobleme. Dabei zeichneten direkt auf dem Kortex, der äußeren Schicht des Großhirns, aufliegende Elektroden-Matten die Aktivitäten von Nervenzellen auf, während die Probanden Hunderte Sätze aus Büchern vorlasen.

Den Forschern ging es aber nicht um die hörbaren Laute, sondern um jene Signale, die der Kortex zu den am Reden beteiligten Muskelgruppen an Kehlkopf, Kiefer, Zunge und Lippen sendete - insgesamt sind dabei mehr als 100 Muskeln aktiv. Bei dem neuen Verfahren werden diese Signale aber nicht direkt in Sprache umgesetzt. Das Programm untersucht zunächst nur, an welche Muskelgruppen sie sich richten. Erst im zweiten Schritt werden dann aus diesen Daten Wörter und Sätze erzeugt und von einer Computerstimme gesprochen. Muskeln selbst müssen dabei nicht bewegt werden.

Illustration einer Elektrodenplatzierung im Gehirn
Chang lab/ UCSF

Illustration einer Elektrodenplatzierung im Gehirn

In der Studie wurden solche maschinell erstellten Sätze später Zuhörern vorgespielt, um die Qualität des Systems zu testen. Zwar produzierte es teils undeutliche Wörter, den Inhalt der Sätze konnten die Zuhörer aber recht gut wiedergeben. An Patienten mit sprachlicher Beeinträchtigung wurde das Verfahren bislang nicht getestet - für solche Tests braucht es komplizierte Zulassungsverfahren.

In einem "Nature"-Kommentar sprechen Chethan Pandarinath und Yahia Ali vom Georgia Institute of Technology in Atlanta von "wirklich bemerkenswerten" schnellen Fortschritten bei der Technik. Die Studie zeige, dass es möglich sei, die Sprachinformationen auf die von den Forschern entwickelte Weise abzulesen.

"Das Verfahren ist ein deutlicher Fortschritt"

Auch deutsche Forscher bewerten den Ansatz positiv. Tonio Ball vom Neurozentrum der Universität Freiburg hält die Ergebnisse für einen wichtigen Schritt: "Die Vorteile für Patienten wären enorm. Allerdings müsste das Verfahren nun erst einmal mit denjenigen Patienten durchgeführt werden, die ein Sprach-Interface auch persönlich benötigen."

Rüdiger Rupp, Leiter der Experimentellen Neurorehabilitation am Querschnittzentrum des Universitätsklinikum Heidelberg, ist ebenfalls beeindruckt: "Das Verfahren ist ein deutlicher Fortschritt." Man müsse aber zeigen, dass dies auch bei sprachlich beeinträchtigten Menschen funktioniere. Zudem trugen die Probanden die Elektroden-Matten nur eine Woche. Für den dauerhaften Einsatz müssen sie noch weiter entwickelt werden.

joe/dpa



insgesamt 1 Beitrag
Alle Kommentare öffnen
Seite 1
checkitoutple 28.04.2019
1. Na dann in so 50 Jahren vielleicht
Die BCI Technik hat unter anderem das Problem das ein hohes Konzentrationsvermögen erforderlich ist. Da die meisten Menschen welche ein so dramatische Verletzung des Gehirns erlitten haben fies gar nicht leisten können ist es wohl leider mal wieder eine typische US Überteibung. Erfreulich könnte es für die wenigen sein deren Hauptsächliche Schädigung im transferbereich zwischen Sprachzentrum und Muskel existiert. Da reden wir dann Weltweit von eventuell so 10 bis 50 Menschen. Also wrniger als 0,001 % der Betroffenen.
Alle Kommentare öffnen
Seite 1

© SPIEGEL ONLINE 2019
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung


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