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Gedankenlesende Computer


Die Vorstellung, dass Maschinen soweit entwickelt sind, dass sie sogar menschliche Gedanken erfassen können, ist faszinierend, aber auch erschreckend. Es ist bereits in Ansätzen möglich. Bei Testpersonen haben Wissenschaftler anhand von Hirnströmen – wenn auch rudimentär – erfasst, worüber sie gerade nachdachten. So konnten sie Worte wie „nein“ oder „ja“, „Hunger“ oder „Durst“ deuten.

Den Forschern gelang nun ein weiterer spektakulärer Coup. Anhand der Auswertung der Hirnaktivität haben sie rekonstruieren können, welche Bilder die Testpersonen gesehen haben. Das Experiment fand im Labor von Jack Gallant (University of California in Berkeley)  statt. Er deutet die Entdeckung als einen großen Sprung zur Rekonstruktion  der inneren Bilderwelt des Menschen. Es wird praktisch ein Fenster geöffnet für die Filme unseres Geistes.

Für die Studie betrachteten die Probanden mehrere Stunden lang Filme, währenddessen die Forscher zuerst die Aktivität im Sehzentrum der Probanden erfassten. Dafür wurde die fMRI (funktionelle Magnetresonanztomographie) genutzt. Bei diesem Verfahren werden die besonders gut durchbluteten Gehirnregionen sichtbar. Weil aber der Blutfluss der Verarbeitung der visuellen Reize, die sich im Gehirn abspielen, stets einige Sekunden hinterherhinkt, galt es bisher als unmöglich, aus fMRI-Aufzeichnungen eine dynamische Hirnaktivität zu deuten.

Aus diesem Grund kombinierten die Wissenschaftler die Aufzeichnungen mit einem lernfähigen Modell. In der Regel wird für eine fMRI-Aufnahme das Gehirn in kleinste Würfel, die sogenannten Voxel, unterteilt. Shinji Nishimoto – ein Kollege von Gallant sagt, dass für jedes Voxel ein Modell entwickelt wird. In der ersten Stufe kann das Modell die schnellen Reaktionen des visuellen Systems beschreiben. Es berechnet in einer zweiten Stufe, wie durch diese Aktivität der Blutfluss im Hirn verändert wird. Zum Schluss wusste die Software, wie die Bewegungen und Formen aus dem Film in jedem einzelnen Voxel in Gehirnaktivität umgewandelt werden.

Der eigentliche Test verlief folgendermaßen: Die Probanden bekamen neues Filmmaterial zum Ansehen, das sich vollkommen von dem des ersten Durchlaufs unterschied. Nun rekonstruierte das Programm allein auf  Basis der erzeugten Daten zur Gehirnaktivität die gesehenen Filmszenen. Dafür griff das Programm auf einen Pool zurück, der aus 18 Millionen Sekunden zufällig ausgewähltem YouTube-Material bestand. Dann suchte es nach Szenen aus dem Film, die den vorher erlernten Hirnaktivitätsmustern am ehesten nahekamen. Der erste Autor der Studie, Nishimoto schreibt in dem Fachblatt „Current Biology“ : Das Programm kann die neuronalen Signale interpretieren.“

Zum Schluss verschmolz der Computer die hundert am besten zutreffenden Szenen zu zwar schemenhaften, aber bewegten Wiedergaben der von den Testpersonen gesehenen Filmszenen. Der Blick in die Innenwelt des Geistes wirkt gespensterhaft.

Die Forscher betonen, dass, um Gedanken lesen zu können, die Technologie noch lange nicht dazu in der Lage sei. Aber praktische Anwendungen seien heute schon denkbar: Zukünftig könne man Menschen, die einen Schlaganfall erlitten haben oder krankhaft gelähmte Patienten mit Hilfe des Programms die Kommunikation ermöglichen.

Im Mittelpunkt steht aber die Frage: Könnte eines Tages der Computer in der Lage sein, bildhafte Träume und Erinnerungen dem Gehirn zu entreißen? Für Gallant sei das nur eine Zeitfrage, er glaube an diese Möglichkeit. Das äußerte er gegenüber SPIEGEL ONLINE. Zurzeit bestünden die Grenzen nur in den Qualitäten der Hirnaktivitätsmessungen, der Computermodelle und in der Rechenkapazität.

Die Fortschritte, die Gallant und seinem Team in drei Jahren bereits gelungen sind, zeigen, wie schnell Hürden zu überwinden seien. In dem Wissenschaftsmagazin „Nature“ stellten die Wissenschaftler 2008  das Grundgerüst für das Konzept der Daten vor. 2009 wurden im Fachblatt „Neuron“ zum ersten Mal die Rekonstruktion statischer Bilder mit Hilfe von Hirnmessungen veröffentlicht. 2011 sind die Wissenschaftler bereits bei Videos angelangt.

Der Direktor der Abteilung Neurophysik des Leipziger Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften, Robert Turner, ist von der Arbeit der Forscher beeindruckt. Er ist jedoch an der aktuellen Studie nicht beteiligt. Bemerkenswert findet er besonders, wie die Forscher mit den Zeitverzögerungs-Problemen des fMRI-Verfahrens  umgegangen sind: Sie ließen einfach die Software mit YouTube-Videoclips arbeiten.

Turner sagt, dass das menschliche Gehirn auch nicht ständig alles neu erlernt. So seien Sinnesreize eher Updates für bereits bekannte Szenarien. Ähnlich funktioniere die Methode der kalifornischen Wissenschaftler. Diese ermöglichte es erstmals, Filme aus Daten von Hirnmessungen zu rekonstruieren. Turner sieht das Ergebnis als einen enormen Fortschritt, aber erst als einen Anfang an und glaubt an weitere Erkenntnisse.

Rainer Goebel, ein Neurowissenschaftler der Universität Maastricht, benennt die Studie von Nishimoto als eine „Weiterführung vorangegangener Arbeiten, die man insgesamt sicherlich als Durchbruch bezeichnen könnte.“ Der prinzipielle Beweis sei allerdings noch nicht da – nämlich die Gedanken sichtbar zu machen. Bis jetzt seien die Bilder nur durch unmittelbare Stimulationen von außen erzeugt worden, durch das Ansehen der Filme.  Man könne von einer Visualisierung der Gedanken erst ausgehen, wenn interne Prozesse – beispielsweise die mentale Vorstellung von Bildern – gelängen.

Nishimoto sagt weiter „Dem Sehen eines Filmes gleicht unsere natürliche visuelle Erfahrung.“ Man könne erst Bilder aus dem Gehirn erkennen, wenn man die grundlegenden Prozesse des Gehirns bei der Verarbeitung von bewegten Bildern verstünde.

Zurzeit arbeitet die Wissenschaft in aller Welt daran. Nach eigenen Angaben hat Goebel von der EU den Auftrag und die Fördermittel erhalten, im Zeitraum von fünf Jahren den „funktionellen Code des Gehirns zu sprengen“. Um herauszufinden, wie in unserem Denkorgan kleinste Strukturen funktionieren, werde man hochaufgelöste Bilder des Hirns auch mit neuronalen Netzwerkmodellen verbinden. Zwar sei das Gedankenlesen nicht das Hauptziel. Goebel sagt weiter, dass es aber mit dieser Forschung möglich sein werde, Gesehenes – vielleicht sogar auch Vorgestelltes – zu visualisieren.


Von: Stefan Lübker / Probanden-Online.de
Veröffentlicht am: 09.10.2011 - 22:50 Uhr
Kategorie: Medikamententester News