Gehirn-Computer-Schnittstelle, die die Gedanken der Benutzer lesen kann

Wissenschaftler haben eine Gehirn-Computer-Schnittstelle entwickelt, die den inneren Monolog einer Person erfassen und entschlüsseln kann.

Die Ergebnisse könnten Menschen, die nicht sprechen können, dabei helfen, leichter mit anderen zu kommunizieren. Anders als bei früheren Systemen müssen die Nutzer bei der neuen Gehirn-Computer-Schnittstelle nicht versuchen, Wörter auszusprechen. Stattdessen müssen sie nur darüber nachdenken, was sie sagen möchten.

Ein Teilnehmer eines Brain-Computer-Interface-Experiments entschlüsselt seine inneren Gedanken. Foto: Emory BrainGate

„Zum ersten Mal konnten wir verstehen, wie die Gehirnaktivität aussieht, wenn man nur ans Sprechen denkt“, sagte die Co-Autorin der Studie, Erin Kunz, Elektroingenieurin an der Stanford University. „Menschen mit schweren Sprach- und motorischen Beeinträchtigungen könnte eine Schnittstelle, die innere Sprache entschlüsseln kann, dabei helfen, viel einfacher und natürlicher zu kommunizieren.“

Es werden Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCIs) entwickelt, die es gelähmten Menschen ermöglichen, mithilfe ihrer Gedanken Hilfsmittel wie Prothesen zu steuern oder mit anderen zu kommunizieren.

Bei einigen Systemen werden Elektroden in das Gehirn eines Patienten implantiert, während andere mithilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) die Gehirnaktivität beobachten und mit Gedanken oder Handlungen in Beziehung setzen.

Viele BCIs, die die Kommunikation unterstützen, erfordern jedoch, dass sich der Nutzer beim Sprechen anstrengt, um seine Botschaften zu artikulieren. Dieser Vorgang kann für Menschen mit eingeschränkter Muskelkontrolle ermüdend sein. Die Forscher dieser neuen Studie fragten sich, ob sich dieser Prozess durch die Dekodierung innerer Sprache ersetzen ließe.

In der neuen Studie, die am 14. August in der Fachzeitschrift Cells veröffentlicht wurde, arbeiteten Erin Kunz und Kollegen mit vier Menschen, die durch einen Schlaganfall oder Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) gelähmt waren, einer degenerativen Erkrankung, die Nervenzellen befällt, die bei der Muskelsteuerung helfen.

Es werden Gehirn-Computer-Schnittstellen entwickelt, die den Unterschied zwischen Gedanken und Worten „aufdecken“ könnten. Foto: Camtree Launches

Im Rahmen einer klinischen Studie wurden den Teilnehmern Elektroden ins Gehirn implantiert, um Hilfsmittel mit ihren Gedanken zu steuern. Die Forscher trainierten die KI mithilfe von Modellen, um innere Gedanken und die Aussagen des Patienten anhand elektrischer Signale zu entschlüsseln, die von Elektroden im Gehirn der Teilnehmer aufgenommen wurden.

Das Team stellte fest, dass die Modelle Sätze, die die Teilnehmer im Kopf „dachten“, mit einer Genauigkeit von bis zu 74 Prozent entschlüsselten. Sie erkannten auch die natürliche innere Sprache einer Person bei Aufgaben, die dies erforderten, beispielsweise beim Merken der Reihenfolge einer Reihe von Pfeilen, die in verschiedene Richtungen zeigten.

Innere Sprache, oder genauer gesagt innere Gedanken, und Sprache erzeugen beide ähnliche Muster der Gehirnaktivität im motorischen Kortex, der die Bewegung steuert, aber innere Sprache erzeugt im Allgemeinen eine schwächere Aktivität.

Ein ethisches Problem bei BCIs besteht darin, dass sie möglicherweise die privaten Gedanken eines Benutzers entschlüsseln können, anstatt das, was er sagen möchte. Die Diskrepanz zwischen den Gehirnsignalen zwischen Sprache und inneren Gedanken legt nahe, dass zukünftige Gehirn-Computer-Schnittstellen die Gedanken einer Person lesen könnten.

Um das aktuelle System zusätzlich vor der versehentlichen Entschlüsselung der inneren Sprache einer Person zu schützen, entwickelte das Team ein passwortgeschütztes BCI.

Die Teilnehmer konnten die Testsprache jederzeit zur Kommunikation verwenden, aber die Schnittstelle begann erst mit der Entschlüsselung der inneren Sprache, nachdem sie die Passphrase „Tschitti Tschitti Bäng Bäng“ still aufgesagt hatten.

„Obwohl BCIs keine vollständigen Sätze entschlüsseln können, wenn eine Person nicht klar in Worten denkt, könnten fortschrittliche Geräte in Zukunft dazu in der Lage sein“, schrieben die Forscher in der Zeitschrift Cell.