Gehirnimplantat verwandelt die Gedanken eines gelähmten Mannes in Worte | Gesundheitsinfo

New York: US-Forscher haben erfolgreich eine „Sprachneuroprothese“ entwickelt, die es einem schwer gelähmten Mann ermöglicht, in Sätzen zu kommunizieren, indem sie Signale von seinem Gehirn an den Stimmtrakt direkt in Wörter übersetzt, die als Text auf einem Bildschirm erscheinen.

Die von Forschern der University of California-San Francisco (UCSF) entwickelte Technologie konnte Wörter der Gehirnaktivität mit einer Geschwindigkeit von bis zu 18 Wörtern pro Minute mit einer Genauigkeit von bis zu 93 % entschlüsseln.

Der Mann in den Dreißigern erlitt vor mehr als 15 Jahren einen verheerenden Schlaganfall, der die Verbindung zwischen seinem Gehirn, seinem Stimmtrakt und seinen Gliedmaßen schwer beschädigte. Seit seiner Verletzung hat er eine extrem eingeschränkte Bewegung von Kopf, Hals und Gliedmaßen und kommuniziert mit einem an einer Baseballkappe befestigten Zeiger, um Buchstaben auf einem Bildschirm einzufügen.

UCSF-Forscher implantierten chirurgisch ein hochdichtes Elektrodenarray in den motorischen Sprachkortex des Patienten und zeichneten über 48 Sitzungen und über mehrere Monate hinweg 22 Stunden neuronale Aktivität in dieser Region des Gehirns auf.

Die Elektroden zeichneten seine Gedanken als Gehirnsignale auf, die dann mit künstlicher Intelligenz in konkrete Worte übersetzt wurden.

So erstellte das Team ein Vokabular von 50 Wörtern – darunter Wörter wie „Wasser“, „Familie“ und „Gut“ –, die es mithilfe von Computeralgorithmen an der Gehirnaktivität erkennen konnte.

„Unseres Wissens ist dies die erste erfolgreiche Demonstration der direkten Entschlüsselung vollständiger Wörter aus der Gehirnaktivität einer Person, die gelähmt und nicht in der Lage ist zu sprechen“, sagte Edward Chang, Professor und Neurochirurg an der UCSF.

„Dies ist vielversprechend für die Wiederherstellung der Kommunikation, indem die natürliche Sprachmaschinerie des Gehirns genutzt wird“, fügte Chang hinzu. Die Studie ist im New England Journal of Medicine ausführlich beschrieben.

Um ihren Ansatz zu testen, präsentierte das Team dem Patienten außerdem zunächst kurze Sätze, die aus den 50 Vokabeln gebildet wurden, und bat ihn, sie mehrmals zu wiederholen. Während er es versuchte, wurden die Wörter nacheinander auf einem Bildschirm aus seiner Gehirnaktivität entschlüsselt.

Dann stellte das Team ihm Fragen wie „Wie geht es dir heute?“ Und „Möchtest du Wasser?“ Wie zuvor erschien der Sprachversuch des Patienten auf dem Bildschirm. „Mir geht es sehr gut“ und „Nein, ich habe keinen Durst“.

„Wir haben uns über die präzise Entschlüsselung einer Vielzahl sinnvoller Sätze gefreut. Wir haben gezeigt, dass es tatsächlich möglich ist, auf diese Weise die Kommunikation zu erleichtern und in Konversationskontexten eingesetzt werden kann“, sagt der Autor Senior Postdoctoral Engineer in Changs Labor.