Forschung

Gerade gesehenes Videobild aus dem Hirn auslesen

Wissenschaftlern ist erstmals gelungen, durch aufwendige Echzteit-Gehirnscans ein vom Betrachter gerade angeschautes Video näherungsweise zu rekonstruieren oder zu erwahnen. Der Weg zu neuen Hirn-Maschine-Schnittstellen ist jedoch noch weit.

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Ein Beispiel für ein rekonstruiertes Videobild
Ein Beispiel für ein rekonstruiertes Videobild (Bild: Gallant Lab/UC Berkeley)

Einem Menschen ins Gehirn schauen und sehen, was er sieht: Das Ziel ist noch nicht ganz erreicht, Forscher vom Gallant Lab der UC Berkeley sind ihm aber einen Schritt näher gekommen. Sie haben es geschafft, aus feinen Veränderungen im Blutfluss der für das Sehen zuständigen Hirnareale zumindest näherungsweise die Videobilder zu erahnen oder zu rekonstruieren, die die Testperson gerade auf einem Bildschirm gesehen hatte.

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Dabei wurden die Gehirne der drei Testpersonen - allesamt Teammitglieder - mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) beobachtet. Die Forscher haben sich dazu selbst stundenlang reglos in die Röhre gelegt. Aus den gesammelten Daten wurden Computermodelle des Hirns entwickelt und schließlich gelang es den Forschern, die dynamischen Bilder zu konstruieren. Dabei ist zwar nicht immer zu erkennen, um was es sich gerade handelt, im Vergleich zum Originalbild fällt aber eine teils recht große Ähnlichkeit auf.

Ein echtes Auslesen des Bildes passiert bei dem Hirnscan nicht. Dazu müssten die Neuronen selbst ausgelesen werden, was bisher nicht möglich ist. Stattdessen wurde ausgenutzt, dass die neuronale Aktivität eng mit dem Sauerstoffgehalt in den roten Blutkörperchen zusammenhängt (BOLD-Kontrast) und dieses sich wiederum auf das resultierende fMRT-Bild auswirkt und somit messen lässt.

Es wurden mehrere kleine Hirngewebeareale untersucht, jedes dieser etwa 2 x 2 x 2,5 mm großen Voxel repräsentiert die gesammelte Aktivität von Hunderttausenden von Neuronen. Die Forscher beobachteten mit einem festen Bestand an Videos, welche Auswirkungen diese auf die einzelnen Voxel hatten, um dann mit 18 Millionen Sekunden - 5.000 Stunden - zufällig ausgewähltem Youtube-Videomaterial und mit den entwickelten Filtern abzuschätzen, was in den jeweiligen Bereichen zu sehen sein könnte.

Da nicht das Bildsignal zur Verfügung steht, sondern nur Aktivität in den Voxeln mit Bekanntem verglichen wird, ist es also auch nur möglich, Bekanntes mit Ähnlichem zu vergleichen und daraus auf das Bild zu schließen. Das erklärt auch, warum in dem Demonstrationsvideo zwar im "ausgelesenen" Bild die Form eines Menschen zu sehen ist, die Details - etwa die Kleidung oder die Haarfarbe - aber nicht zum Original passt. Dennoch funktioniere der Decoder erstaunlich gut, resümieren die Forscher in ihrer Beschreibung.

Die Forscher sehen ihre Ergebnisse als ersten Beweis, dass auch dynamische visuelle Erfahrungen aus sehr langsamer Hirnaktivität mittels fMRI wiederhergestellt werden können. Die neuen Computermodelle der Hirnaktivität könnten zu neuen Erkenntnissen in der Hirnforschung führen. Entsprechende Hirnscanner könnten bei der Diagnose von Erkrankungen wie etwa Gehirnschlag oder Demenz sowie für medizinische Behandlungsmethoden eingesetzt werden.

Ebenfalls für die Zukunft denkbar wäre der Einsatz in einem neuartigen "Brain Machine Interface" (BMI) oder auch "Brain Computer Interface" (BCI). Ob sich irgendwann auch Träume oder Gedanken mittels externer Messung erahnen lassen, können die Forscher selbst nicht sagen. Undenkbar sei es nicht. Allerdings sei noch nicht bekannt, ob Träume und Vorstellungsvermögen im Gehirn funktionell ähnlich der Wahrnehmung gestaltet sind. Wenn es der Fall wäre, dann könnte auch hier Hirnaktivität decodiert werden, so die Forscher.

Nachtrag vom 26. September 2011, 10:27 Uhr

Der Artikel wurde etwas erweitert, um besser zu erklären, was gemessen und wie das gesehene Bild erahnt wurde.

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spanther 28. Sep 2011

Jup aus dem gleichen Grund, haben wir ja auch Staus. Die Nachricht also Botschaft...

Marvin.R 26. Sep 2011

also wenn ich mich an einen Artikel über die erste Festplatte erinnere, die 24" gro...

Malachi 26. Sep 2011

Danke für diesen Post, der einiges erklärt. Ich verstehe wirklich nicht, warum die Leute...

Dragos 26. Sep 2011

Na na so wie es jetzt beschrieben ist, finde ich es schon ok, nur leider nicht mehr so...

nero negro 25. Sep 2011

Damits endlich auch wehtut, wenn man bei CoD angeschossen wird^^


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