Nach einem Hirnschlag im Alter von 30 Jahren verlor Ann Johnson die Fähigkeit zu sprechen. Ein kompletter Zusammenbruch des motorischen Sprachzentrums raubte ihr nicht nur die Sprache, sondern auch die Verbindung zur Außenwelt (Locked-In-Syndrom). Jetzt, 18 Jahre später, hat ein interdisziplinäres Forscherteam der University of California, San Francisco (UCSF) einen Durchbruch erzielt: Mithilfe eines Hirnimplantats und künstlicher Intelligenz gelingt es erstmals, ihre Gedanken nahezu in Echtzeit in gesprochene Sprache umzuwandeln.
Die sogenannte Neuroprothese besteht aus einem kleinen Implantat mit 253 Elektroden, das chirurgisch auf der Oberfläche des Gehirns platziert wurde – genauer gesagt über dem Bereich, der für die Sprachbildung zuständig ist. Die Elektroden erfassen neuronale Aktivitäten, wenn Ann versucht, Wörter innerlich zu formen. Diese Signale werden dann an ein neuronales Netzwerk weitergeleitet, das sie in synthetische Sprache übersetzt und über einen Avatar auf einem Bildschirm hörbar macht.
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Der Clou: Die Stimme des Avatars klingt nicht künstlich, sondern basiert auf alten Tonaufnahmen, die Anns Stimme vor dem Schlaganfall konserviert haben. So wurde eine sehr persönliche Rekonstruktion ihrer Sprache möglich.
Ein Stück Identität zurückgegeben
„Es war ein ergreifender Moment“, berichtet Dr. Edward Chang, Neurochirurg und Leiter des Projekts. „Zum ersten Mal seit fast zwei Jahrzehnten konnte Ann sich wieder fließend ausdrücken – mit Mimik, Intonation und einer Stimme, die ihrer eigenen sehr nahekommt.“
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Die Technologie erreicht bereits erstaunliche Werte: Bis zu 78 Wörter pro Minute können verarbeitet werden – mit einer durchschnittlichen Fehlerquote von etwa 24 Prozent bei einem Vokabular von 1.000 Wörtern. Das entspricht zwar noch nicht dem natürlichen Sprechtempo (rund 150 Wörter/Minute), stellt aber einen gewaltigen Fortschritt dar.
Auch Ann selbst äußerte sich berührt über die neue Möglichkeit: „Es fühlt sich an, als hätte man mir ein Stück meiner Identität zurückgegeben“, ließ sie über das Forscherteam mitteilen.
Aktuell ist das System noch aufwendig und ausschließlich im Laborumfeld einsetzbar. Doch die Forschenden sind optimistisch, dass die Technologie innerhalb der nächsten Jahre auch mobil anwendbar und für eine größere Patientengruppe verfügbar gemacht werden kann.
Kortikale Signale
„Ziel war es, die subjektive Sprachintention der Patientin so direkt wie möglich zu erfassen – nicht über Augenbewegungen oder Muskelaktivität, sondern direkt aus kortikalen Signalen“, erklärt Dr. Chang. „Wir wollen Menschen mit Sprachverlust wieder ein selbstbestimmtes Leben zu ermöglichen. Diese Entwicklung zeigt, dass das keine ferne Zukunftsvision mehr ist.“
„Es handelt sich nicht mehr um isolierte Wörter, sondern um flüssige Sprache mit Betonung, Tonhöhe und Ausdruck – ein echter Paradigmenwechsel“, so Dr. Chang weiter. Ziel der weiteren Forschung sei es, die Technologie zu miniaturisieren, die Fehlerquote weiter zu senken und eine breitere klinische Anwendung zu ermöglichen.
Die Studie reiht sich ein in eine Reihe von internationalen Forschungsansätzen zur Wiederherstellung von Kommunikation bei schwerer Sprachbehinderung mittels Brain-Computer-Interfaces (BCI). Neu an diesem Ansatz ist die Kombination aus hoher Kanaldichte, Echtzeitverarbeitung und individueller Sprachrekonstruktion.
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(RP)