Dienstag, 20. August 2013

Computermodell liest gedachte Buchstaben direkt aus dem Gehirn ab


Die vom Computermodel identifizierten Buchstaben ergeben das englische Wort "Brains" (Gehirne). | Copyright: ru.nl

Nijmegen (Niederlande) - Durch die Kombination von fMRT-Scans mit einem mathematischen Computermodell ist es niederländischen Neurologen gelungen, anhand der Hirnaktivitäten rekonstruieren, welchen Buchstaben die untersuchten Probanden jeweils gerade vor Augen hatten.

Wie die Forscher um Marcel van Gerven von der Radboud University Nijmegen in der nächsten Ausgabe des Fachjournals "Neuroimage" (DOI: 10.1016/j.neuroimage.2013.07.043) berichten, haben sie dem Computermodell beigebracht, wie sich kleine Volumen von nur 2x2x2 Millimetern abgebildeter Hirnscans - sogenannte Voxels - gegenüber individuellen einzelnen Bildpunkten (Pixeln) verhalten. Das Ergebnis waren jedoch noch keine klaren Bilder sondern eher ein noch etwas fleckiges Muster dessen, was die Probanden betrachteten: handgeschriebene Buchstaben.


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Danach gingen die Forscher einen Schritt weiter und brachten dem Programm sozusagen bei, um was es sich bei den betrachteten "Objekten" handelte. "Wir zeigten dem Modell also, was Buchstaben sind", so Gerven. "Das verbesserte die Erkennung der Buchstaben enorm. Unser Modell vergleicht nun die existierenden Buchstaben, um zu bestimmen, welcher Buchstaben am deutlichsten mit dem Fleckenmuster übereinstimmt und gibt dann dieses Ergebnis als ein Abbild des tatsächlich betrachteten Buchstaben aus" (s.Abb.).


Ihr Vorgehen, so vermuten die Wissenschaftler, gleiche jenem Prozess, in dem auch unser Gehirn selbst Vorabwissen mit den eingehenden sensorischen Informationen kombiniert. "Sie erkennen beispielsweise die Linien und Kurven des Artikels, den Sie gerade lesen, erst dann als Buchstaben, wenn sie zuvor auch Lesen gelernt haben. Das ist genau das, was wir in unseren Experimenten gesucht haben: Modelle, die uns auf realistische Weise zeigen, was im Gehirn passiert."



Jetzt hoffen die Forscher, dass sie ihr Modell derart verbessern können, um es auf das arbeitende Gedächtnis zu übertragen, um auf diese Weise eines Tages vielleicht sogar subjektive Erfahrungen wie Träume oder Visualisierungen abbilden zu können. Dies soll mit hochauflösenderen fMRT-Scannern gelingen, mit denen die gedachten Bilder noch deutlicher visuell umgesetzt werden sollen. Aktuell arbeiten die Neurologen mit einer Auflösung von erst 1.200 Voxeln und wollen diesen Wert schon bald auf 15.000 Voxel steigern.


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