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24.09.2011

09:10 Uhr

Gehirnscan

Fortschritte beim Gedankenlesen

VonJan Dönges
Quelle:Spektrum.de

Ich sehe das, was du grad siehst: Allein aus der Hirnaktivität haben Forscher Videos rekonstruiert, die schemenhaft zeigen, was der Proband sah.

Nishimoto et al./Gallant Lab/UC Berkely Nishimoto et al./Gallant Lab/UC Berkely

Fortschritte beim Gedankenlesen: Die farbigen Flächen in diesen Gehirnmodellen stehen für Gehirnareale, die beim Betrachten von Filmszenen jeweils ähnlich reagierten. Regionen, die mit Augenbewegungen verknüpft sind, sind rot und purpur eingefärbt.

HeidelbergAuf einem Monitor flimmert ein Filmclip, man macht verwaschene Konturen ausfindig – ein Gesicht, eindeutig, in Großaufnahme am rechten Bildrand, schaut uns direkt an. Nun bewegt sich ein großer schwarzer Fleck von rechts nach links, blauer Himmel, dann eine Linie. Was Jack Gallant, Hirnforscher von der Universität Berkeley, und Kollegen hier präsentieren, erinnert an Sciencefiction-Klassiker wie "Projekt Brainstorm": Es ist die Rekonstruktion von Filmen, die Probanden gesehen hatten, rekonstruiert allein aus den Daten eines Hirnscanners. 

Den Forschern ist es gelungen, die groben, verrauschten und zeitlich unpräzisen Muster aus dem funktionellen Magnetresonanztomografen so weit zu verstehen, dass sie den normalen Messvorgang auf den Kopf stellen können. Ganz nach dem Prinzip: Zeige mir deine Hirnaktivität, und ich sage dir, was du gerade siehst.

Gallants Studie ist beileibe nicht der erste Versuch des Gedankenlesens mit dem fMRT. Bereits früher haben Wissenschaftler anhand von Scannerdaten diejenigen Reize identifiziert, die gemessene Muster im Gehirn erzeugen. Das ist fast schon bewährte Praxis: Beispielsweise kann man Probanden anweisen, an eine von mehreren möglichen Aktionen zu denken, und anschließend bestimmen, welche Variante die Versuchsperson ausgewählt hatte.

Muster aus dem Hirn 

Auch die wesentlich anspruchsvollere Rekonstruktion des Reizes ist möglich – ein geometrisches Muster etwa, das der Proband bei der Aufnahme sah. Dies ist schwieriger als die reine Identifizierung, weil nicht von vornherein feststeht, was als Endergebnis in Frage kommt. Doch auch bei diesen Versuchen sind Forscher bislang nie über statische Bilder hinausgekommen. Der entscheidende Schritt zum bewegten Bild – schließlich ist unsere visuelle Wahrnehmung auch in der Realität in aller Regel zeitlich ausgedehnt – gelang erst jetzt dem Team um Gallant. 

Die Schwierigkeit dabei ist doppelt: Zum einen gibt ein Hirnscanner nicht über das Feuern von Neuronen Auskunft, sondern nur über den Blutfluss im betreffenden Gebiet. Da dieser mit dem Sauerstoffverbrauch einhergeht, liefert er zwar indirekt ein Maß für die Aktivität der Zellen, allerdings nur mit Verzögerung. Hat man es mit sich schnell verändernden Reizen zu tun, wie bei Filmen, kann dies zum Problem werden. 

Zum anderen zerlegt der Scanner das Gehirn in tausende Würfel von einigen Millimetern Kantenlänge, so genannte Voxel. Ob ein Voxel hohe oder niedrige Messwerte liefert, richtet sich nach dem Feuern der darin enthaltenen Neuronen – und das können Hunderttausende sein. Entsprechend grob ist die Auflösung des fMRT. 

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