Gelähmte sollen durch Gedanken sprechen
Die Studie
"Decoding spoken words using local field potentials recorded from the cortical surface" ist im "Journal of Neural Engineering" erschienen.
Elektroden im Gehirn
Die Anordnung ist spektakulär: Auf dem offenliegenden Gehirn der Versuchsperson werden 32 Mikro-Elektroden angebracht. Über diese Elektroden versuchen Forscher die Gedanken eines Probanden in Sprache zu übersetzen. An dem Mann, der an schweren epileptischen Anfällen leidet, ist bereits zuvor eine Kraniotomie, eine operativen Öffnung des Schädels vorgenommen worden. Ursprünglich hätte festgestellt werden sollen, welche Gehirnregionen die Anfälle auslösen, damit diese Regionen chirurgisch entfernt werden können.
Der Mann hat sich den Wissenschaftlern aus Utah freiwillig für das Experiment zur Verfügung gestellt. Zwei Netzwerke aus jeweils sechzehn Mikroelektroden verbinden sein Gehirn mit einem Computer. Die Elektroden liegen über zwei verschiedenen Regionen des Gehirns, dem Wernicke Zentrum, also dem sensorischen Sprachzentrum, und jenem Bereich des Motorcortex, der für die Bewegung des Gesichtes zuständig ist.
Vom Gedanken zur Sprache
Die Forscher zeichnen die Signale seines Gehirns auf, während er wiederholt zehn Wörter liest, die für eine gelähmte Person von Bedeutung sein können: Ja, nein, hungrig, durstig, heiß, kalt, hallo, Auf Wiedersehen, mehr und weniger.
Danach haben die Forscher versucht anhand der gesammelten Daten herauszufinden, welche Signale für welchen Begriff stehen. Die Erfolgsquote ist für den Anfang nicht schlecht. Zwei gegensätzliche Signale wie "Ja" und "Nein" können die Forscher in 76 bis 90 Prozent der Fälle richtig unterscheiden.
Wenn sie alle zehn verschiedenen Begriffe zur Auswahl haben, liegt ihre Trefferquote derzeit bei 28 bis 48 Prozent. Das ist zwar besser als zu raten (Trefferquote: zehn Prozent), reicht aber noch nicht als Grundlage eines Gerätes, das die Gedanken eines Patienten in Sprache umwandeln kann.
Noch nicht ausgereift, aber voller Potential
"Wir haben bewiesen, dass diese Signale uns jenseits von Zufälligkeiten verraten können, was die Person denkt. Aber wir müssen noch mehr Wörter mit mehr Exaktheit erkennen können, bevor daraus etwas wird, das ein Patient nützlich findet", sagt Bradley Greger, Assistenzprofessor für Bioengineering an der Universität in Utah und Mitarbeiter bei dem Projekt.
Im nächsten Schritt wollen die Forscher mit mehr Elektroden arbeiten, um mehr Daten gewinnen zu können. Die Mikro-Elektroden sind Miniaturversionen der Elektroden, die auch bei der Elektrocorticographie, einer Methode zur Aktivitätsmessung am offen liegenden Gehirn, verwendet werden. Nachdem diese Elektroden nicht in das Gehirn Betroffener eindringen, gilt die Methode auch als ungefährlich.
Echtzeitkommunikation für Gelähmte
Ziel des Projektes ist, Menschen, die am Locked-in Syndrom leiden, die Sprache wieder zu geben. Das Locked-in Syndrom bezeichnet einen Zustand fast vollständiger Gelähmtheit, zum Beispiel als Folge einer Krankheit oder eines Unfalls, wobei die betroffene Person quasi im eigenen Körper gefangen ist. Bisher gibt es zwar Software, die solchen Menschen ermöglicht, Buchstaben oder Wörter aus einer Liste auszuwählen und so in Sprache zu konvertieren, aber mit diesen Systemen dauert es oft mehrere Minuten, bis Betroffene einen Satz bilden können.
Die neue Methode könnte vollständig Gelähmten wieder die Kommunikation in Echtzeit ermöglichen. Die bisherigen Erfolge sind aber nur der erste Schritt auf einem langen Weg. "Das bedeutet nicht, dass das Problem jetzt gelöst ist und wir alle nach Hause gehen können", sagt Greger. "Es bedeutet, dass es funktioniert und wir es jetzt verfeinern müssen, damit Menschen mit Locked-in Syndrom wieder wirklich kommunizieren können."
Peter Stenitzer, science.ORF.at
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