Nach einem Schlaganfall verlieren viele Betroffene ihre F\u00e4higkeit zu sprechen, obwohl sie bei klarem Verstand sind. In solchen F\u00e4llen k\u00f6nnen KI-gest\u00fctzte Hirnimplantate helfen, die Gedanken wieder in Worte zu fassen \u2013 eine Innovation macht jetzt sogar eine Unterhaltung m\u00f6glich.<\/p>\n
Sie sa\u00df gerade mit ihrem Mann Justin beim Fr\u00fchst\u00fcck, als ein \u201emerkw\u00fcrdiges Gef\u00fchl\u201c von ihrer Schulter durch ihren Arm in ihre Fingerspitzen wanderte, bis diese taub wurden, erz\u00e4hlte die damals 26-j\u00e4hrige Hailey Bieber, Top-Modell und Star, vor zwei Jahren in der \u201eVogue<\/a>\u201c. \u201eIch bekam keinen Satz mehr hervor. Alles sprudelte wild heraus, nicht einmal durcheinander, ich konnte einfach keine W\u00f6rter mehr aussprechen\u201c, sagt sie in einem Instagram-Video<\/a>. \u201eDann begann meine rechte Gesichtsh\u00e4lfte herunterzuh\u00e4ngen.\u201c<\/p>\n Die junge Frau hatte damals einen Schlaganfall<\/a>, unter anderem, weil sie ohne \u00e4rztliche Beratung auf eine neue Antibaby-Pille umgestellt hatte. Ihr Fall verlief gl\u00fccklich, sodass sie nach wenigen Stunden wieder symptomfrei war. Doch nicht mehr sprechen zu k\u00f6nnen, geh\u00f6rt zu den h\u00e4ufigsten Langzeitfolgen eines Schlaganfalls. Um diese F\u00e4higkeit wiederzuerlangen, k\u00f6nnten bald Gehirn-Implantate helfen. Diese Technologie gilt in der Neuromedizin mittlerweile als gro\u00dfe Hoffnung. <\/p>\n In der Fachzeitschrift \u201eNature Neuroscience<\/a>\u201c ver\u00f6ffentlichten nun Neurologen der University of California in San Francisco Ergebnisse einer laufenden klinischen Studie zu einem neuen Gehirn-Implantat. Derzeit f\u00fchren die Forscher Tests an drei Patienten durch. Eine Studienteilnehmerin erhielt bereits eine sogenannte Gehirn-Computer-Schnittstelle (GCS), \u00fcber die eine Maschine ihre Gehirnaktivit\u00e4t auslesen und in Worte umwandeln kann. Die Frau hatte nach einem Schlagfall ihre Sprache verloren. <\/p>\n Jedes Jahr erleiden nach Sch\u00e4tzungen<\/a> der Stiftung Deutsche Schlaganfall-Hilfe 270.000 Menschen in Deutschland einen Schlaganfall. Etwa jeder siebte von ihnen ist unter 55 Jahre alt. Anzeichen auf einen Schlaganfall sollten so schnell wie m\u00f6glich erkannt werden, denn Ausl\u00f6ser ist meist der Verschluss einer Arterie im Gehirn. Dadurch werden Nervenzellen nicht mehr mit Blut versorgt und sterben – bis zu 1,9 Millionen Gehirnzellen pro Minute. <\/p>\n Typische Anzeichen sind pl\u00f6tzliche Taubheit auf einer K\u00f6rperseite oder L\u00e4hmung einer Gesichtsh\u00e4lfte, pl\u00f6tzlicher extremer Kopfschmerz oder undeutliche Sprache.<\/p>\n Abgesehen von diesen F\u00e4llen gibt es f\u00fcr Gehirn-Implantate dieser Art ein breites Anwendungsfeld. <\/a>Von neurodegenerativen Erkrankungen wie amyotrophe Lateralsklerose \u00fcber k\u00f6rperliche L\u00e4hmungen, bis hin zu Epilepsie<\/a> und Depressionen<\/a>. So zeigen sich bereits kurz vor einem epileptischen Anfall ungew\u00f6hnliche Gehirnaktivit\u00e4ten, die von einer GCS registriert werden k\u00f6nnen, um dann durch gezielte Stimulation gegenzusteuern. <\/p>\n Das Konzept der GCS ist nicht neu. Doch die Ergebnisse der Studie seien ein \u201edeutlicher Fortschritt\u201c hin zu nutzbaren Sprechhilfen, sagt Simon Jacob, Professor f\u00fcr Translationale Neurotechnologie an der Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen. Entscheidend sei die Geschwindigkeit, mit welcher die elektrischen Signale der Hirnrinde in Text umgewandelt w\u00fcrden. <\/p>\n Die neuen Dekodier-Algorithmen w\u00fcrden achtmal schneller als bislang funktionieren. Bis ein Satz entschl\u00fcsselt und auf dem Bildschirm zu sehen war, dauerte es in fr\u00fcheren Versuchen wohl bis zu 23 Sekunden. Ein gew\u00f6hnliches Gespr\u00e4ch war damit kaum m\u00f6glich. Der neue Algorithmus ben\u00f6tigt dagegen lediglich eine Sekunde, liest die Gedanken also beinahe in Echtzeit aus. <\/b><\/p>\n Mensch denkt, Maschine \u00fcbersetzt<\/p>\n Das in der kalifornischen Studie verwendete neue Ger\u00e4t wurde im Sch\u00e4del der Patientin auf das motorische Sprachzentrum ihres Gehirns aufgesetzt. Mit 253 Elektrodenkan\u00e4len misst es die elektrische Aktivit\u00e4t der Hirnregion, w\u00e4hrend die Studienteilnehmerin sich vorstellt, W\u00f6rter auszusprechen. <\/p>\n Um das KI-Modell zu trainieren, formulierte sie still vorgegebene S\u00e4tze aus einem Wortschatz von 1024 W\u00f6rtern. Ein Synthesizer wurde mit alten Tonaufnahmen aus der Zeit vor ihrem Schlaganfall auf ihre Stimme trainiert. So konnten die Gedanken der Patientin anschlie\u00dfend Wort f\u00fcr Wort ausgegeben werden, mit blo\u00df minimaler Verz\u00f6gerung. Sie konnte wieder \u201esprechen\u201c. <\/p>\n Auch hierin soll ein Fortschritt des neuen Modells liegen. So mussten Probanden bei fr\u00fcheren Ger\u00e4ten immer erst ganze S\u00e4tze in Gedanken formulieren, damit diese erkannt wurden. Nun soll das Ger\u00e4t die Gehirnaktivit\u00e4t kontinuierlich, noch w\u00e4hrend des Formulierens, verarbeiten und eine unmittelbare, gleichberechtigte Teilhabe an Gespr\u00e4chen erm\u00f6glichen.<\/p>\n Ein Durchbruch hin zu einer breiten Nutzbarkeit ist mit dem neuen Sprachger\u00e4t allerdings weiterhin nicht gelungen. Simon Jacob sagt dazu: \u201eWichtig ist, dass der Schlaganfall dieser Patientin eher untypisch ist.\u201c Denn es wurde ein bestimmter Bereich im Hirnstamm besch\u00e4digt, der lediglich daf\u00fcr zust\u00e4ndig ist, die Sprechbewegungen auszuf\u00fchren. <\/p>\n Die eigentliche gedankliche Planung der Sprechlaute findet allerdings in der motorischen Hirnrinde statt, die bei dieser Patientin nicht besch\u00e4digt wurde. Daher hat sie zwar eine Sprechst\u00f6rung, aber keine Sprachst\u00f6rung. <\/p>\n Demnach werden die gezeigten Erfolge nur f\u00fcr wenige Betroffene nutzbar sein. Die Mehrzahl der Schlaganfallpatienten mit Kommunikationsschwierigkeiten hat eine Sprachst\u00f6rung. Surjo R. Soekadar, der die Arbeitsgruppe Klinische Neurotechnologie an der Berliner Charit\u00e9 leitet, bedauert, dass gerade diese Patientengruppe f\u00fcr solche experimentellen GCS-Studien gemieden w\u00fcrden. <\/p>\n Das Problem: Der Aufwand f\u00fcr Studien sei enorm, das Risiko zu scheitern aber auch. \u201eEs besteht die Sorge, dass ein Misserfolg nicht nur die allgemeine Begeisterung f\u00fcr BCIs, sondern auch das Investitionsinteresse von Venture-Capital-Gebern verringern k\u00f6nnte\u201c, <\/b>sagt Soekadar. Denn neben medizinischem Fortschritt geht es bei Gehirn-Computer-Schnittstellen auch um viel Geld.<\/p>\n Der US-Finanzdienstleister Morgan Stanley sch\u00e4tzte im Oktober 2024, dass allein der US-Markt f\u00fcr medizinische Gehirn-Chips in einigen Jahrzehnten auf 400 Milliarden US-Dollar wachsen k\u00f6nnte. Auf Deutschlands Bev\u00f6lkerungsgr\u00f6\u00dfe gerechnet entspricht das knapp 90 Milliarden Euro. Mit einem Volumen von zwei Milliarden Euro im Jahr 2024 steht der globale Markt demnach <\/b>am Anfang. <\/p>\n Deutsche Forschung ausgebremst<\/p>\n Entsprechend intensiv wird weltweit in dem Gebiet geforscht. Spitzenreiter ist bislang das US-Unternehmen \u201eSynchron\u201c, zu dessen Investoren die Tech-Milliard\u00e4re Jeff Bezos und Bill Gates geh\u00f6ren. Zehn erfolgreiche Implantationen kann das Start-up bereits vorweisen. Doch chinesische Firmen holen auf. <\/p>\n Am vergangenen Montag verk\u00fcndete das chinesische Unternehmen NeuCyber NeuroTech, dass es im vergangenen Monat in Zusammenarbeit mit dem Chinesischen Institut f\u00fcr Gehirnforschung drei semi-invasive Implantate eingepflanzt hat<\/a>. Bis Ende des Jahres sollen weitere zehn Operationen geplant sein. Somit w\u00fcrde die staatlich-unternehmerische Kooperation aus China die weltweite F\u00fchrung \u00fcbernehmen. <\/p>\n Mit Blick auf Deutschland weist R\u00fcdiger Rupp auf einen zentralen Wettbewerbsnachteil des hiesigen Forschungssystems hin: Gesetzliche Vorschriften und lange Bewilligungsverfahren ersticken experimentelle State-of-the-Art Forschung bereits im Keim. Rupp leitet die Sektion Experimentelle Neurorehabilitation an der Klinik f\u00fcr Paraplegiologie am Universit\u00e4tsklinikum Heidelberg. Besonders f\u00fcr Forscher an \u00f6ffentlich finanzierten Instituten sei es \u201efast unm\u00f6glich, solche aufwendigen Studien mit implantierten Medizinprodukten in einem fr\u00fchen Entwicklungsstand durchzuf\u00fchren\u201c. <\/p>\n Ob Deutschland an dieser technologischen Revolution k\u00fcnftig mit eigenen Entwicklungen teilhaben kann, ist somit \u2013 trotz traditionell starker universit\u00e4rer Forschungsnetzwerke \u2013 ungewiss.<\/p>\n