Ob jemand Schmerzen hat, unter Stress steht oder sich von einer Narkose erholt, l\u00e4sst sich am Gesicht erkennen. Kleine Ver\u00e4nderungen an den Augen, der Stirn oder rund um den Mund liefern \u00c4rzten wichtige Hinweise. Bisher war das vor allem eine Frage von Erfahrung und genauer Beobachtung. Nun wird daraus ein KI-gesteuertes System, das diese Signale messbar macht.<\/p>\n
Forschende des\u00a0Cold Spring Harbor Laboratory<\/a>\u00a0in Long Island im Bundesstaat New York haben mit \u201eCheese3D\u201c eine Methode entwickelt, die feinste Bewegungen im Gesicht von M\u00e4usen in 3D erfasst und mit der Aktivit\u00e4t im Gehirn verkn\u00fcpft. Die Ergebnisse erschienen in\u00a0Nature Neuroscience<\/a>. Besonders erstaunlich: \u00dcber minimale Ver\u00e4nderungen der Mimik konnte das System erkennen, wie tief ein Tier in diesem Moment unter Narkose war \u2013 fast so genau wie ein EEG.<\/p>\n Feine Signale verbinden Mimik und Gehirn<\/p>\n Die Idee entstand laut Assistenzprofessorin Helen Hou <\/a>aus einem praktischen Problem. Tier\u00e4rzte k\u00f6nnen oft schon am Gesicht erkennen, wie es einem Tier geht. Bisher fehlte aber ein verl\u00e4ssliches System, das diese feinen Signale automatisiert und dennoch pr\u00e4zise messen kann. \u201eAls ich mein Labor aufgebaut habe, wollten wir unbedingt das ganze Spektrum des Gesichtsverhaltens erfassen\u201c, erz\u00e4hlt die Forscherin.<\/p>\n Cheese3D arbeitet mit sechs kleinen Hochgeschwindigkeitskameras. Sie filmen das Gesicht gleichzeitig aus mehreren Blickwinkeln und erfassen Augen, Ohren, Nase, Schnurrhaarkissen, Kiefer und beide Gesichtsh\u00e4lften. Da M\u00e4use ein kleines, kegelf\u00f6rmiges Gesicht haben, war das technisch deutlich schwieriger umzusetzen als beim Menschen.<\/p>\n Die Technik registriert 27 feste Gesichtspunkte und berechnet daraus 17 verschiedene Merkmale. Dazu geh\u00f6ren:<\/p>\n Abst\u00e4nde zwischen Augen oder Ohren<\/p>\n Winkel der Ohrstellung<\/p>\n kleine Volumenver\u00e4nderungen an Nase und Wangen<\/p>\n Bewegungen von Kiefer und Mund beim Kauen<\/p>\n Die Aufnahmen entstehen mit 100 Bildern pro Sekunde. Die Genauigkeit liegt im Submillimeterbereich. Selbst Ver\u00e4nderungen von nur 2,66 Mikrometern konnten erkannt werden. Das ist deutlich feiner, als es die Wahrnehmung des menschlichen Auges zul\u00e4sst.<\/p>\n Das Gesicht verr\u00e4t, wie tief eine Narkose wirkt<\/p>\n Besonders spannend wurde es bei M\u00e4usen unter Narkose. Schon kleine Ver\u00e4nderungen an Ohren, Augen<\/a> und Nase zeigten, wie tief die Tiere schliefen oder ob sie wieder aufwachten.<\/p>\n Cheese3D nutzte diese Signale, um zu berechnen, in welchem Stadium der Narkose sich das Tier befand. Der Unterschied zwischen dem bisherigen Goldstandard EEG und dem KI-gesteuerten System war im Versuch statistisch nicht eindeutig nachzuweisen. Noch wichtiger: Das System erreichte diese Genauigkeit, ohne das Tier zus\u00e4tzlich zu st\u00f6ren.<\/p>\n \u201eSehr subtile Ver\u00e4nderungen im Muskeltonus des Gesichts lehren uns viel\u201c, so Hou. \u201eWir k\u00f6nnen die Narkosetiefe also nicht-invasiv \u00fcber das Gesicht vorhersagen.\u201c Auch bestimmte Hirnwellen lie\u00dfen sich aus den Gesichtsbewegungen ableiten. Im sogenannten Theta-Bereich des EEG, der beispielsweise die Gehirnstr\u00f6me im Tiefschlaf misst, erkl\u00e4rte die Mimik fast 58 Prozent der Ver\u00e4nderungen.<\/p>\n Auch beim Essen arbeitet das Gesicht wie ein Messinstrument<\/p>\n Allt\u00e4gliche Abl\u00e4ufe wie die Nahrungsaufnahme konnte Cheese3D ebenfalls zuverl\u00e4ssig analysieren. Vom ersten Aufnehmen des Futters bis zum eigentlichen Zermahlen dauerte es im Schnitt 5,2 Sekunden. Je mehr Futter die Tiere bekamen, desto langsamer \u00f6ffneten sie den Mund f\u00fcr das n\u00e4chste Pellet. Das deutete auf eine zunehmende S\u00e4ttigung hin. <\/p>\n Auff\u00e4llig war au\u00dferdem eine kuriose Bewegung rund um das Auge: Beim Kauen trat das Auge leicht hervor, unter Haltern von Nagern als \u201eEye Boggling\u201c bekannt. Dieses wurde so erstmals pr\u00e4zise gemessen.<\/p>\n Das Gehirn steuert selbst winzige Signale in der Mimik<\/p>\n Die Forschenden untersuchten auch den Hirnstamm. Dort entstehen viele Signale, die die Gesichtsmuskeln steuern. Schon sehr schwache elektrische Reize l\u00f6sten messbare Ver\u00e4nderungen aus. Bei einer sehr geringen Stromst\u00e4rke von zehn Mikroampere war bereits eine deutliche Bewegung der Augenlider zu erkennen.<\/p>\n Selbst die Aktivit\u00e4t einzelner Nervenzellen konnte Cheese3D mit der Mimik in Verbindung bringen, so gemessen bei bestimmten Ohrbewegungen. Das Gesicht wurde damit zu einer Art Fenster ins Nervensystem.<\/p>\n Mimik k\u00f6nnte Diagnosen k\u00fcnftig genauer machen<\/p>\n M\u00e4use sind in der Hirnforschung ein wichtiges Modell, weil viele Steuerkreise f\u00fcr Gesichtsmuskeln bei S\u00e4ugetieren \u00e4hnlich aufgebaut sind. Deshalb betreffen die Erkenntnisse aus der Studie nicht nur die Tierforschung. Die Mimik geh\u00f6rt auch beim Menschen zu den ersten Entwicklungsschritten nach der Geburt. <\/p>\n \u201eGesichtsbewegungen geh\u00f6ren zu den ersten Meilensteinen der Entwicklung. Wir k\u00f6nnen l\u00e4cheln, lange bevor wir krabbeln oder laufen k\u00f6nnen\u201c, erkl\u00e4rt Hou. Darum besch\u00e4ftigt sich ihr Team inzwischen auch mit der Frage, wie Menschen soziale Mimik<\/a> lernen. Antworten darauf k\u00f6nnten sp\u00e4ter helfen bei:<\/p>\n der \u00dcberwachung von Narkosen<\/p>\n der Einsch\u00e4tzung von Schmerzen<\/p>\n der Beobachtung neurologischer Erkrankungen<\/p>\n einem besseren Verst\u00e4ndnis von Autismus und Verhaltenstherapie<\/p>\n Mit Cheese3D haben Helen Hou und ihre Kollegen ein Werkzeug geschaffen, das all diese Fragen deutlich pr\u00e4ziser untersuchen kann.<\/p>\n Das System \u201eCheese3D\u201c erfasst das gesamte Gesicht einer Maus in 3D und hilft Forschenden dabei, kleinste Bewegungen pr\u00e4zise zu messen. \u00a9 Cold Spring Harbor Laboratory<\/a> via YouTube<\/a><\/p>\n Kurz zusammengefasst:<\/p>\n Schon kleinste Ver\u00e4nderungen der Mimik k\u00f6nnen verraten, was im Gehirn passiert \u2013 etwa Schmerz, Angst oder wie tief eine Narkose wirkt.<\/p>\n Das System \u201eCheese3D\u201c des\u00a0Cold Spring Harbor Laboratory\u00a0nutzt sechs Kameras und KI, um feinste Gesichtsbewegungen in 3D zu messen, und erreichte bei der Einsch\u00e4tzung der Narkosetiefe fast die Genauigkeit eines EEG.<\/p>\n Die Forschung zeigt, dass das Gesicht ein wichtiges Fenster zum Nervensystem ist und sp\u00e4ter helfen k\u00f6nnte, Schmerzen, neurologische Erkrankungen oder Entwicklungsst\u00f6rungen besser und objektiver zu erkennen.<\/p>\n \u00dcbrigens: Nicht nur die Mimik wird \u00fcber Gehirnstr\u00f6me gesteuert \u2013 auch Resilienz l\u00e4sst sich dort messen. Forschende zeigen, dass Menschen unter Stress dann stabil bleiben, wenn ihr Gehirn Reize gut filtert und das Sehzentrum geordnet arbeitet. Mehr dazu in unserem Artikel<\/a>.<\/p>\n Bild: \u00a9 Pexels<\/a> <\/p>\n Tags: Cheese3D<\/a>,Diagnose<\/a>,Diagnostik<\/a>,Forschung<\/a>,Gehirn<\/a>,Gesichtsausdruck<\/a>,KI<\/a>,K\u00fcnstliche Intelligenz<\/a>,M\u00e4use<\/a>,Medizin<\/a>,Mimik<\/a>,Narkose<\/a>,Neurowissenschaften<\/a>,Schmerzforschung<\/a>,Smart Up News<\/a> <\/p>\n 0% 0% 0% 0% 100% \t\tBeitragsnavigation<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Ob jemand Schmerzen hat, unter Stress steht oder sich von einer Narkose erholt, l\u00e4sst sich am Gesicht erkennen.…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":113634,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[17],"tags":[46,29488,6228,6973,1356,1002,29489,67,66,376,623,29490,330,29491,29492,6569,29493,45,26664,44],"class_list":{"0":"post-113633","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-gesundheit","8":"tag-ch","9":"tag-cheese3d","10":"tag-diagnose","11":"tag-diagnostik","12":"tag-forschung","13":"tag-gehirn","14":"tag-gesichtsausdruck","15":"tag-gesundheit","16":"tag-health","17":"tag-ki","18":"tag-kuenstliche-intelligenz","19":"tag-maeuse","20":"tag-medizin","21":"tag-mimik","22":"tag-narkose","23":"tag-neurowissenschaften","24":"tag-schmerzforschung","25":"tag-schweiz","26":"tag-smart-up-news","27":"tag-switzerland"},"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@ch_de\/116531340088979548","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/113633","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=113633"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/113633\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/113634"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=113633"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=113633"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=113633"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
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