Brain-to-Voice-Technologie hilft gelähmtem Mann, flüssig zu sprechen

Ein Team von Ingenieuren der University of California, Davis, hat ein Brain-to-Voice-System entwickelt, das Personen mit Kommunikationsstörungen ermöglicht, flüssig zu sprechen. Das System kombiniert ein Brain-Computer-Interface (BCI), fortschrittliche KI und neue Forschung, um Echtzeit‑, verständliche und ausdrucksstarke Sprache zu unterstützen. Erfahren Sie, was Sie wissen müssen.

Was sind Kommunikationsstörungen?

Wenn Sie darüber nachdenken, was Sie definiert, kann es Ihr Stil oder Ihre Perspektive sein. Wenige Menschen würden ihre Stimme nennen. Doch jedes Mal, wenn Sie sprechen, hören Sie Ihre Stimme und bestätigen damit, dass Sie es sind. Folglich ist Ihre Stimme ein wesentlicher Teil Ihrer Identität. Der Verlust dieses Teils von Ihnen kann sich nachteilig auf Ihre psychische Gesundheit auswirken.

Leider ist dieses Szenario für Millionen Realität, die an neurologischen Erkrankungen leiden, die ihre Fähigkeit, flüssig zu sprechen, einschränken können. Erkrankungen wie ein Schlaganfall, Dysarthrie und Dysphonie können zu lallen oder unverständlichen Sprachäußerungen führen und die Fähigkeit einer Person einschränken, künftig effektiv zu kommunizieren.

Dieses Szenario ist nicht selten. Laut aktuellen Studien werden in diesem Jahr fast 800.000 Menschen von einem Schlaganfall betroffen sein. Dieselben Daten deuten darauf hin, dass bei jedem dritten Schlaganfallpatienten nach dem Ereignis irgendeine Form von Kommunikationsproblemen auftritt. Diese Leiden sind für die Patienten verheerend und können zu Depressionen und anderen schädlichen Zuständen führen.

Wie Brain-Computer-Interfaces (BCIs) die Kommunikation unterstützen

Glücklicherweise haben Ingenieure viel Aufwand betrieben, um diese Probleme zu lösen. Von durch Atem gesteuerten Computern bis hin zu Eye‑Tracking‑Software scheint die Technologie einige Lösungen zu bieten. In diesem Zusammenhang werden Brain‑Computer‑Interfaces von vielen als logische Weiterentwicklung dieser Technologie angesehen.

Seit Hans Berger in den 1920er‑Jahren elektrische Gehirnaktivität registrierte, versuchen Wissenschaftler, diese Signale zu nutzen, um die Funktionsweise des Gehirns zu erforschen. Es dauerte jedoch fast 80 Jahre Forschung, bis sie begannen, neuronale Feuerungen zu entschlüsseln, um Bilder und Bewegungen wiederzugeben.

Heute werden BCIs als aufstrebende Technologie mit Anwendungen in VR, Automatisierung, Systemverwaltung und dem medizinischen Bereich angesehen. Insbesondere im medizinischen Sektor werden diese Geräte eingesetzt, um Menschen mit Mobilitäts- oder Kommunikationsstörungen zu helfen.

Interessanterweise ermöglichten die ersten BCIs eine bessere Kommunikation zwischen Patienten und ihren Angehörigen. Diese frühen Systeme nutzten eine Textanzeige zur Kommunikation. Später wurde das Textsystem so aktualisiert, dass die Wörter laut vorgelesen wurden, wodurch Sprachantworten entstanden. Obwohl die hörbaren Antworten hilfreich waren, fehlte ihnen das menschliche Gefühl.

Einschränkungen traditioneller BCI-Sprachsysteme

Es gab mehrere einschränkende Faktoren, die den Erfolg von BCIs bisher beeinträchtigten. Zum einen ist die Textkommunikationsmethode nicht natürlich. Sie ist umständlich, und das Timing ist im Vergleich zum Sprechen mit einer Person unpassend.
Die verzögerten Reaktionszeiten der Sprachfunktion und ihre robotische Stimme trennen den Nutzer zudem vom Gefühl, ein normales Gespräch mit Freunden zu führen. Wesentliche Aspekte wie das Hören der eigenen Stimme, das Einwerfen von Bemerkungen oder das klare Aussprechen von Wörtern fehlten bei diesem Ansatz.

Brain-to-Voice-Studie

Glücklicherweise hat ein Team von Wissenschaftlern nach jahrzehntelanger Forschung möglicherweise herausgefunden, wie diese Probleme gelöst werden können. Die aktuelle Studie „An instantaneous voice-synthesis neuroprosthesis“¹ stellt ein neuartiges Brain-to-Voice-Neuroprothese vor, das Gehirnaktivität sofort in Sprache übersetzen kann. Obwohl sie sich noch in den Anfängen befindet, hat sie das Potenzial, weltweit Millionen von Leben zu verbessern.

Wie seine Vorgänger ermöglicht das Gerät den Nutzern, über einen Computer zu „sprechen“. Dieser Ansatz beruht jedoch auf Sensoren, die chirurgisch in die Broca‑ und Wernicke‑Gebiete des Gehirns implantiert werden. Diese Regionen sind für die Sprachproduktion verantwortlich.

Quelle – University of California