Neurowissenschaft

Wissenschaftler lesen Wörter in Hirnwellen

US-Wissenschaftlern ist gelungen, Wörter anhand von Signalen des Sprachzentrums im Gehirn zu erkennen. Das System könnte es stark gelähmten Patienten künftig ermöglichen, zu kommunizieren.

Wissenschaftlern der Universität des US-Bundesstaates Utah in Salt Lake City ist es gelungen, Signale aus dem Gehirn in Wörter zu übersetzen. Dafür haben sie einem Patienten 16 Mikroelektroden ins Gehirn implantiert.

Wörter aus Hirnsignalen

Die Elektroden wurden über dem Sprachzentrum des Gehirns platziert. Die Wissenschaftler ließen den Probanden dann zehn einfache, kurze Worte wie ja und nein, heiß und kalt sprechen und zeichneten die Hirnsignale auf. Dann analysierten sie die aufgezeichneten Signale - und konnten Muster für diese Wörter extrahieren.

Bild des Gehirns mit Elektroden. Die MicroECoGs sitzen am Ende des orangefarbenen und des grünen Drahtes (Foto: University of Utah Department of Neurosurgery)

Verglichen sie zwei Wörter miteinander, konnten sie diese mit einer Trefferquote von 76 bis 90 Prozent unterscheiden. Suchten sie in allen zehn Mustern nach einem bestimmten Wort, sank die Trefferquote auf 28 bis 48 Prozent. Das Ganze sei nicht mehr als ein Beweis der Machbarkeit, erklärte Projektleiter Bradley Greger. Die Ergebnisse ihrer Forschungen beschreiben Greger und seine Kollegen im Journal of Neural Engineering, einem Fachmagazin, das vom britischen Physikerberufsverband Institute of Physics herausgegeben wird.

Größere Genauigkeit

"Wir haben gezeigt, dass sich aus den Signalen mit relativ großer Wahrscheinlichkeit herauslesen lässt, was eine Person sagt. Aber wir müssen noch mehr Wörter mit einer größeren Genauigkeit erkennen, bevor das für Patienten wirklich von Nutzen ist." Ist das der Fall, könnte das System bei Patienten, die unter einem Locked-in-Syndrom leiden, eingesetzt werden. Das System könnte dann ihre Gedanken in Worte übersetzen.

Bei den von Greger und seine Kollegen verwendeten Elektroden handelt es sich um MicroECoGs. Das sind etwa knopfgroße Elektroden, die auf das Gehirn aufgesetzt werden und die Hirnströme messen. Da sie - anders als die Elektroden, die zur Steuerung von Prothesen verwendet werden - nicht in das Gehirngewebe eindringen, gelten sie als ungefährlich und können am Sprachzentrum des Gehirns angebracht werden.

Elektroden im Gehirn

Mit Hilfe dieser Elektroden können Ärzte im Gehirn recht genau jene Regionen ausmachen, die für epileptische Anfälle verantwortlich sind. Dazu öffnen die Ärzte die Schädeldecke eines Patienten und legen eine Silikonmatte, an der die Elektroden angebracht sind, auf sein Gehirn. Die Elektroden bleiben für einige Tage oder Wochen im Kopf des Patienten, um festzustellen, in welchem Teil des Gehirns anormale Aktivitäten auftreten. Es ist dann möglich, die Krankheit zu lindern, indem das Gewebe, das die Anfälle auslöst, entfernt wird.

Gregers Testperson war ein Epilepsiepatient, bei dem eine solche Kraniektomie schon durchgeführt werden musste. Er hatte zugestimmt, dass neben den Elektroden zur Erkennung des Epilepsieherdes weitere in seinem Kopf eingebracht wurden.