Samstag, 24. September 2011

Gedankenlesen: Wissenschaftler rekonstruieren zuvor gesehene Filmsequenzen anhand von Hirnaktivitätsmustern

Vergleich: Das Originalbild der betrachteten Filmszene und die Rekonstruktion der Forscher (Video siehe unten). | Copyright/Quelle: University of California - Berkeley

Berkeley/ USA - Stellen Sie sich vor, sie könnten sichtbar machen, was ein Komapatient denkt oder einen eigenen Traum noch einmal betrachten. US-Wissenschaftler sind dieser Vision durch die Verknüpfung neuster Hirnscanverfahren mit ebensolchen Computersimulationen einen großen, faszinierenden, hoffnungsvollen und ebenso beängstigenden Schritt näher gekommen.

Mit der Kombination von funktioneller Kernspintomografie (fMRI/fMRT) und Computermodellen ist Forschern um die Neurowissenschaftler Dr. Shinji Nishimoto und Professor Dr. Jack Gallant von der "University of California - Berkeley" (UCB) nicht nur die Entschlüsselung sondern auch die Rekonstruktion dynamischer visueller Erfahrungen - im aktuellen Fall dem Betrachten von Kinofilm-Trailern - gelungen.

Auch wenn mit der nun präsentierten Methode lediglich die Rekonstruktion von Filmausschnitten möglich ist, die eine Testpersonen tatsächlich zuvor gesehen hatte, so handele es sich doch um "einen Durchbruch auch in der Rekonstruktion von 'Filmen', die nur in unseren Köpfen ablaufen und wie sie eigentlich sonst niemand sehen kann: Träume und Erinnerungen" so die Forscher, die ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazin "Current Biology" publiziert haben.

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Mögliche praktische Anwendungen der neuen Technologie sehen die Wissenschaftler in der Verbesserung des Verständnisses und der Kommunikation mit Menschen, die - etwa aufgrund eines Schlaganfalls, Koma und neurodengenerativer Krankheiten - nicht mehr mit ihrer Umwelt kommunizieren können. Auch könnte die Technologie die Grundlage für ein Hirn-Interface sein, mit dem Menschen mit zerebraler Lähmung beispielsweise Computer mittels ihrer Gedanken bedienen können. Allerdings unterstreichen die Forscher derzeit auch noch, dass die Technologie noch Jahrzehnte davon entfernt sei, anderer Leute Gedanken zu lesen.

Schon zuvor war es Gallant und Kollegen gelungen, anhand der Hirnaktivität im visuellen Kortex mit erstaunlicher Trefferquote abzulesen, welches Schwarz-Weiß-Foto die Probanden gerade betrachteten (...wir berichteten, s. Links) und mittels Computersimulationen das gesehenen Bild zu rekonstruieren.

Angesichts ihrer neuen Ergebnisse sei es ihnen nun gelungen, den noch komplexeren Prozess des Betrachtens von Bewegtbildern zu dekodieren und diese grafisch zu rekonstruieren.


Klicken Sie auf die Bildmitte um das Video zu starten


Während die Probanden sich mehrere Stunden Filmsequenzen ansahen, wurde ihre Hirnaktivität mittels fMRI erfasst, mit der der Blutfluss im Hirn abgebildet werden kann. Da dieser Blutfluss allerdings der Verarbeitung dem visuellen Eindruck hinterherhinkt, kombinierten die Wissenschaftler die Daten mit einer Art lernfähigem Computermodell. Nach langen Testreihen war dieses in der Lage zu erkennen, welche Formen und Bewegungen aus den betrachteten Filmen in entsprechende dreidimensionales Hirnaktivitätseinheiten (Voxel) umgewandelt werden. So entstehen die Rekonstruierten Filme, wie sie dem tatsächlich Gesehenen auf unheimliche Art und Weise erkennbar ähnlich sehen. Während die Technologie jetzt noch in den Kinderschuhen steckt, ist abzusehen, wie schnell und wie weit sie für die ein oder anderen Zwecke weiterentwickelt und perfektioniert werden wird.

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