Der Computer weiß, mit wem Du sprichst

Wissenschaftler lesen Muster für Vokale und Sprecher aus dem Gehirn

Wissenschaftler der Universität in Maastricht haben eine Software entwickelt, die anhand der Gehirnwellen erkennt, mit wem sich ein Mensch unterhält und was er gesagt bekommt. Ihre Entdeckung könne, so die Wissenschaftler, zur Entwicklung besserer Systeme zur Erkennung von Sprache beitragen.

Es ist ein alter Menschheitstraum, sich nicht nur mit seinem Gegenüber zu unterhalten, sondern auch seine Gedanken lesen zu können. Ein Team aus vier Neurowissenschaftlern der Universität in Maastricht ist diesem Traum einen Schritt näher gekommen: Sie haben ein System entwickelt, mit dessen Hilfe sie aus Gehirnwellen den Inhalt einer Unterhaltung herauslesen und erkennen können, wer der Gespächspartner ist. Dazu haben die Wissenschaftler ein bildgebendes Verfahren, die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), mit einem Dataminingsystem kombiniert. Ihre Erkenntnisse haben sie im Wissenschaftsmagazin Science beschrieben.

Grundlage des Systems war die Erkenntis, dass Laute und Sprecher im Hörzentrum des menschlichen Gehirns bestimmte neurale Muster erzeugen. Das konnten die Wissenschaftler in einem Test mit sieben Probanden und drei Sprechern nachweisen: Sie spielten jeder Testperson die Vokale "a", "e" und "u", gesprochen von drei Sprechern, vor und zeichneten während dessen die Aktivitäten im Hörzentrum des Gehirns auf.

Dabei zeigte sich, dass jeder gesprochene Laut und jeder Sprecher im Gehirn des Hörers ein eindeutiges neurales Muster hervorruft. Ein Vokal erzeugte im Gehirn eines Hörers unabhängig vom Sprecher das gleiche Muster. Umgekehrt zeigte sich bei jedem Sprecher ein spezifisches Sprechermuster, egal, welchen Vokal er sagte. Da die Muster unabhängig von Variationen sind, soll das System Laute, die es bereits gelernt hat, auch dann erkennen können, wenn sie eine ihm bisher unbekannte Person spricht. Umgekehrt soll es Sprecher wieder erkennen, auch wenn sie Laute äußern, die dem System unbekannt sind.

Bisher erkennt das System nur Vokale. Die Wissenschaftler wollen ihm nun auch komplexere Töne und schließlich ganze Worte beibringen Außerdem wollen sie es so verbessern, dass es Töne und Stimmen auch in einer lauten Umgebung erkennt.

Mit ihren Forschungen haben die Maastrichter Wissenschaftler nach eigenen Angaben wichtige Erkenntnisse darüber gewonnen, wie das Gehirn Töne verarbeitet. Bisherige neurokognitive Modelle seien davon ausgegangen, dass im Hörzentrum, dem auditiven Kortex nur einfache Tonverarbeitung stattfinde. Für die eigentliche Dekodierung, also die Wandlung von Wörtern in Sprache, seien demnach andere Regionen des Gehirns zuständig. "Die Ergebnisses dieser Studie implizieren eine weniger hierarchische Verarbeitung von Sprache, die mehr über das Gehirn verteilt stattfindet", so die Wissenschaftler.

Ihre Erkenntnisse könnten zu besseren Spracherkennungssystemen führen, sagte Elia Formisano, einer der vier Wissenschaftler, dem englischen Wissenschaftsmagazin New Scientist. Auf der Basis der Tricks, die das Gehirn anwende, um Worte und Sprache zu verarbeiten, könnten neue, effektivere Methoden der Stimm- oder Spracherkennung entwickelt werden, so Formisano.