15.07.2021 11:44 |

Durchbruch bei Studie

US-Forscher lassen Gelähmte mit Gedanken schreiben

Forschern an der Universität von Kalifornien ist ein wissenschaftlicher Durchbruch gelungen: Sie haben eine „Sprachneuroprothese“ entwickelt, die es einem Mann mit schwerer Lähmung ermöglicht, mit Gedankenkraft zu schreiben. Ein Computer übersetzt Signale, die sein Gehirn an den Sprechapparat schickt, direkt in Wörter, die dann auf einem Bildschirm erscheinen. Gelungen ist das einem Team rund um den Neurochirurgen Edward Chang, der über zehn Jahre an der Technik geforscht hat.

„Unseres Wissens nach ist das die erste erfolgreiche Demonstration der direkten Dekodierung ganzer Wörter aus der Gehirnaktivität von jemandem, der gelähmt ist und nicht sprechen kann“, sagte Chang laut einer Aussendung der Universität. Er ist Hauptautor einer Studie, die am Donnerstag im „New England Journal of Medicine“ erscheint.

Über zehn Jahre Forschung
Seine Fortschritte verdankt der Wissenschaftler auch freiwilligen Epilepsie-Patienten, die sich einer Operation unterzogen, wo mit Elektroden auf der Hirnoberfläche der Ursprung der epileptischen Anfälle gesucht wurde. Dabei wurden ihre Gehirnaufzeichnungen auf sprachliche Aktivitäten untersucht. Das ebnete den Weg für die Studie an Patienten mit Lähmungen, die Chang gemeinsam mit Kollegen startete.

Erster Teilnehmer war ein Mann Ende 30, der vor mehr als 15 Jahren einen verheerenden Hirnstamm-Schlaganfall erlitt. Dabei wurde nicht nur die Verbindung zwischen seinem Gehirn und Armen und Beinen schwer beschädigt, sondern auch die zu seinem Stimmtrakt. Seit seiner Verletzung konnte der Mann nur mithilfe eines Zeigers an einer Baseballkappe kommunizieren, um Buchstaben auf einem Bildschirm anzutippen.

Vokabular mit 50 Wörtern entwickelt
Gemeinsam mit den Forschern erstellte der Teilnehmer ein Vokabular von 50 Wörtern, das Changs Team mithilfe fortschrittlicher Computeralgorithmen aus der Gehirnaktivität erkennen konnte. Einfache Wörter wie „Wasser“, „Familie“ und „gut“ reichten aus, um Hunderte von Sätzen zu bilden, mit denen der Patient seinen Alltag beschreiben konnte (siehe Video unten).

Forscher zapfen Signale vom Gehirn zum Sprechapparat an
Changs Studie unterscheidet sich von bisherigen Bemühungen auf dem Gebiet der sogenannten Kommunikations-Neuroprothetik in einem entscheidenden Punkt: Sein Team übersetzt Signale, die zur Steuerung der Muskeln des Stimmapparats für das Sprechen von Wörtern gedacht sind, und nicht Signale zur Bewegung des Arms oder der Hand, um das Tippen zu ermöglichen.

„Das hat große Vorteile, weil es näher daran ist, wie wir normalerweise sprechen“, so Chang. Er verwies darauf, dass Menschen normalerweise mit einer sehr hohen Rate von bis zu 200 Wörtern in der Minute sprechen.

Jedes Jahr verlieren Tausende von Menschen durch einen Schlaganfall, einen Unfall oder eine Krankheit die Fähigkeit zu sprechen. Diesen könnten die „Sprachneuroprothese“ eines Tages ermöglichen, vollständig zu kommunizieren.

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