Hvordan tale kan rekonstrueres fra hjernebølger

Gjennombrudd i hjerneforskning: Forskere observere hjernen mens den snakker
Forskere ved Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har oppnådd et gjennombrudd i hjerneforskning. De var i stand til å utlede lyder fra hjernevirksomheten til de fagene som personen for tiden sier. Forskerne rekonstruerte selv ord og setninger. Metoden, som ble utviklet av Karlsruher sammen med forskere fra det amerikanske Wadsworth-senteret, kalles "hjerne til tekst". Spesielt for personer som lider av låst syndrom, kan denne oppdagelsen være banebrytende. Deres resultater publiserte forskerne i tidsskriftet "Frontiers in Neuroscience".

Språk blir synlig gjennom hjernens bølger
"I lang tid har vært spekulert i at den direkte kommunikasjonen mellom mennesker og maskiner via hjernebølger mulige," the professor i datavitenskap Tanja Schultz, som ledet studien ved Cognitive Systems Lab av KIT, er sitert i en pressemelding fra instituttet. "Vi var i stand til å vise at brainwaves kan brukes til å gjenkjenne individuelle talelyder og kontinuerlig talt komplette setninger."

Bilde: psdesign1-fotolia

Som en del av undersøkelsen, plasserte forskerne et epitel av elektroder direkte inn i hjernebarken av syv epilepsipasienter i USA. Hjernen var allerede utsatt for pasientene for epilepsi-behandling uansett. Ved hjelp av elektroder plassert på hodet fra utsiden og måling av hjerneaktivitet, er prosedyren ennå ikke mulig.

"For første gang kan vi observere hjernen mens vi snakker," fortalte Schultz nyhetsbyrået "dpa". For første gang var forskerne i stand til å spore hjernevirksomhet helt igjennom for å aktivere muskler i artikulerende organer med nevroner i hjernebarken. Aktiviteten ble gjenkjent av farger. "Jo høyere aktivitet, jo varmere fargen," fortsetter Schultz.

Hjerneforskere lager en database med 50 forskjellige lyder
Fagene måtte tale visse tekster, for eksempel en tale fra tidligere amerikanske president John F. Kennedy eller enkle barnehagerrymer. Siden forskerne var klar over når lyden ble talt, kunne de lage databaser med ca. 50 lydprototyper basert på de målte hjernebølgene. Ved hjelp av algoritmer kunne forskerne senere gjenkjenne det som ble sagt, basert utelukkende på hjernens bølger. Lydene ble vurdert i forbindelse med ord og hele setningssetninger. "Dette gir oss gode resultater, som i form av kvalitet er fortsatt langt fjernet fra akustisk talegjenkjennelse, men er allerede mye bedre enn de anbefales," sier Schultz.

For "hjerne-til-tekst" -metoder for signalbehandling og automatisk talegjenkjenning ble brukt. "I tillegg til å tillate anerkjennelse av tale fra hjernen signaliserer en detaljert analyse av områder av hjernen som er involvert i språket behandlingen deres samhandling," forklarer Christian Herff og Dominic Heger, som har utviklet som en del av markedsføringen, systemet, i balansen KIT.

Så langt har imidlertid den nye metoden bare blitt testet hos syv pasienter, hvorav bare fem minutter er tilgjengelige under undersøkelsene. I fremtiden kan spesielt personer som lider av det såkalte låst-syndromet dra nytte av "hjernedød-tekst". Selv om de berørte er bevisste, kan de ikke forstå seg selv på grunn av lammelse. (Ag)