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Ein schwer gelähmter Mann kommuniziert über Gehirnsignale, die an seinen Stimmtrakt gesendet werden

Ein schwer gelähmter Mann konnte mit einer neuartigen Technologie kommunizieren, die Signale von seinem Gehirn an seinen Stimmtrakt direkt in Worte übersetzt, die auf einem Bildschirm erscheinen. Die von Forschern der UC San Francisco entwickelte Technik ist eine natürlichere Art der Kommunikation für Menschen mit Sprachverlust als andere Methoden, die wir bisher gesehen haben.

Bisher erlaubte die Neuroprothetik-Technologie nur gelähmten Benutzern, jeweils nur einen Buchstaben zu tippen, ein Vorgang, der langsam und mühsam sein kann. Es klopfte auch Teile des Gehirns an, die den Arm oder die Hand steuern, ein System, das für das Subjekt nicht unbedingt intuitiv ist.

Das USCF-System verwendet jedoch ein Implantat, das direkt in dem Teil des Gehirns platziert wird, der der Sprache gewidmet ist. Auf diese Weise kann die Testperson mental die Gehirnmuster aktivieren, die sie normalerweise verwenden würden, um ein Wort zu sagen, und das System kann das gesamte Wort anstelle einzelner Buchstaben auf den Bildschirm übertragen.

Damit es funktioniert, haben sich Patienten mit normaler Sprache freiwillig gemeldet, ihre Gehirnaufzeichnungen auf sprachbezogene Aktivitäten analysieren zu lassen. Die Forscher waren dann in der Lage, diese Muster zu analysieren und neue Methoden zu entwickeln, um sie in Echtzeit zu entschlüsseln, wobei statistische Sprachmodelle verwendet wurden, um die Genauigkeit zu verbessern.

Das Team war sich jedoch immer noch nicht sicher, ob die Gehirnsignale, die den Stimmtrakt steuern, bei jahrelang gelähmten Patienten noch intakt sein würden. Zu diesem Zweck engagierten sie einen anonymen Teilnehmer (bekannt als Bravo1), der mit Forschern zusammenarbeitete, um ein 50-Wörter-Vokabular zu erstellen, das das Team mit fortschrittlichen Computeralgorithmen entschlüsseln konnte. Dazu gehörten Wörter wie „Wasser“, „Familie“ und „gut“, genug, um es dem Patienten zu ermöglichen, Hunderte von Sätzen zu bilden, die auf sein tägliches Leben anwendbar sind. Das Team verwendete auch eine „Auto-Korrektur“-Funktion, die denen ähnlich ist, die man bei Spracherkennungs-Apps für Verbraucher findet.

Um das System zu testen, bat das Team den Patienten Bravo1, Fragen wie „Wie geht es Ihnen heute?“ zu beantworten. und „Möchtest du etwas Wasser?“ Der Sprachversuch des Patienten erschien dann auf dem Bildschirm als „Ich bin sehr gut“ und „Nein, ich habe keinen Durst“.

Das System konnte ihre Sprache mit bis zu 18 Wörtern pro Minute mit einer Genauigkeit von 93 Prozent und einer mittleren Genauigkeit von 75 Prozent entschlüsseln. Das klingt vielleicht nicht großartig im Vergleich zu den 200 Wörtern pro Minute, die mit normaler Sprache möglich sind, aber es ist viel besser als die Geschwindigkeiten früherer Neuroprothesensysteme.

„Unseres Wissens ist dies die erste erfolgreiche Demonstration der direkten Entschlüsselung vollständiger Wörter aus der Gehirnaktivität von jemandem, der gelähmt ist und nicht sprechen kann“, sagte Edward Chang, MD, Chair of Neurological Surgery an der UCSF und leitender Autor der Studie. „Es ist ein starkes Versprechen, die Kommunikation wiederherzustellen, indem es die natürliche Sprachmaschinerie des Gehirns anzapft.“

Das Team sagte, die Studie sei ein Beweis für das Prinzip dieser neuen Art von „Sprachneuroprothese“. Als nächstes planen sie, die Studie auf mehr Teilnehmer auszuweiten und gleichzeitig daran zu arbeiten, die Anzahl der Wörter im Wortschatz zu erhöhen und die Sprechgeschwindigkeit zu verbessern.

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