15.07.2021

Durch Gehirnimplantat und Brain-Computer-Interface: Mann „spricht“ nach 15 Jahren wieder

Neue Entwicklungen in der Gehirnforschung lassen Menschen ohne die Fähigkeit zu sprechen Hoffnung schöpfen.
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Gehirnimplantat, UCSF, Schlaganfall, Reden, Sprechen, Denken Reden
(c) UC San Francisco (UCSF)/YouTube/Screenshot - US-Wissenschaftler mit Durchbruch beim Brain-Computer-Interface.

Wie das „New England Journal of Medicine“ berichtete, haben kalifornische Forscher ein Gehirnimplantat (Neuroprothese) entwickelt, das Signale des Hirns in Worte auf einem Computerbildschirm übersetzt. Damit eröffnet sich die Möglichkeit Menschen zu helfen, die die Fähigkeit zu sprechen aufgrund von Krankheiten oder Verletzungen verloren haben.

„Wir haben ein subdurales, hochdichtes Multielektroden-Array über dem Bereich des sensomotorischen Kortex implantiert, der die Sprache bei einer Person mit Anarthrie (Anm: Verlust der Fähigkeit, Sprache zu artikulieren) aufgrund eines Hirnstamm-Schlaganfalls kontrolliert“, beschreibt das Forscherteam in ihrem veröffentlichten Artikel. „Im Verlauf von 48 Sitzungen zeichneten wir 22 Stunden kortikale Aktivität auf, während der Teilnehmer versuchte, einzelne Wörter aus einem Vokabular von 50 Wörtern auszusprechen.“

Sätze mittels Wahrscheinlichkeit dekodieren

Dabei wurden Deep-Learning-Algorithmen verwendet, um Computermodelle für die Erkennung und Klassifizierung von Wörtern anhand von Mustern in der aufgezeichneten kortikalen Aktivität zu erstellen. „Wir wendeten diese Computermodelle sowie ein natürliches Sprachmodell an, das Wahrscheinlichkeiten für das nächste Wort aus den vorangegangenen Wörtern einer Sequenz ermittelt, um ganze Sätze zu dekodieren, während der Teilnehmer versucht, sie zu sagen“, so die Forscher weiter.

Um das Ganze zu testen, holten sich die Forscher der „University of California“ in San Francisco, die Hilfe eines Mannes in den Dreißigern, der durch einen schweren Schlaganfall 15 Jahre zuvor die Fähigkeit zu sprechen verloren hatte. Ihm wurde ein kleines rechteckiges Feld von Elektroden chirurgisch an der äußeren Oberfläche seines Gehirns angebracht.

UCSF-Video über die Neuroprothese

Im Laufe von 81 Wochen schlossen die Forscher einen Computer an das Array an, um die Gehirnaktivität des Mannes aufzuzeichnen, während er einzelne Wörter auf einem Bildschirm sah und sich vorstellte, sie laut auszusprechen. Anfangs konnten in 47 Prozent der Fälle die Worte genau identifiziert werden. Als die Wissenschaftler später Algorithmen zur Wortvorhersage einsetzten, die der „Auto-Suggest“-Funktion von E-Mail- und Textverarbeitungsprogrammen ähneln, stieg die Genauigkeit auf 76 Prozent.

Erste Worte aus Hirnaktivität

Die Technologie steht noch am Anfang – der Wortschatz eines Kindes in der Volksschule besteht aus mehreren Tausend Worten – stellt aber dennoch einen Durchbruch dar. „Unseres Wissens ist dies die erste erfolgreiche Demonstration der direkten Dekodierung ganzer Wörter aus der Hirnaktivität einer Person, die gelähmt ist und nicht sprechen kann“, sagte etwa Eddie Chang, Neurochirurg an der Universität und leitender Autor der Arbeit. „Es ist vielversprechend, die Kommunikation wiederherzustellen, indem man die natürliche Sprachmaschinerie des Gehirns anzapft.“

Gesponsert wird die Forschungsarbeit mitunter von Facebook. Das Unternehmen setzt seine Hoffnungen auf die Entwicklung eines nicht-invasiven, tragbaren Geräts, das Personen das Tippen durch Denken ermöglichen soll.

Mark Zuckerberg dazu: „Interessanter Meilenstein des Brain-Computer-Interface-Teams, das Facebook an der UCSF unterstützt hat: Ein Forschungsteilnehmer mit schwerem Sprachverlust war in der Lage, über eine Schnittstelle zu kommunizieren, die erkennt, was er zu sagen versucht, indem sie Gehirnsignale dekodiert, die von seinem motorischen Kortex an seinen Vokaltrakt gesendet werden. So etwas ist noch nie zuvor gemacht worden, und es ist großartig zu sehen, wie verschiedene neurowissenschaftliche Ansätze für Schnittstellen große Schritte nach vorne machen (ebenso wie unsere Arbeit, die Signale zu verstehen, die das Gehirn an die motorischen Neuronen in unseren Handgelenken sendet). Herzlichen Glückwunsch an das UCSF-Team zu diesem Fortschritt!“

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Cécile Deterre (Co-Founderin von Blue Planet Ecosystems) und Renaud Viot (CEO und Co-Founder des Startups Lynxia) führen La French Tech Vienna als Co-Präsident:innen | (c) Emma Brycove/Französische Botschaft in Österreich

Im Foyer der französischen Botschaft in Wien läuft an diesem Abend ein Gast auf vier Beinen über den Marmorboden. Auf seinem Rücken sitzt ein Kamerakopf, daneben ragt eine Funkantenne hervor. Im Hintergrund stehen drei Flaggen: die französische, die europäische und die österreichische.

Der Hausherr hält es an diesem Abend betont analog. „Ich muss sagen, meine Rede wurde nicht von ChatGPT geschrieben, sondern von Menschen“, sagt Botschafter Matthieu Peyraud zur Begrüßung. Dann wird er grundsätzlich: Technologische Souveränität lasse sich nur auf europäischer Ebene erreichen, kein Mitgliedstaat schaffe das allein.

Der Anlass für Roboter und Rede am 8. Oktober: der offizielle Start von La French Tech Vienna, laut Peyraud der ersten French-Tech-Community in Österreich. Sie ist Teil von La French Tech, einem Netzwerk mit nach eigenen Angaben mehr als 100 Communities in Frankreich und weltweit, das großteils von Freiwilligen getragen wird.

Zwei Jahre Pilotphase

Neu ist die Initiative nicht. Sie lief zuvor unter dem Namen French Startups Vienna. Peyraud bezeichnet diese Phase in seiner Rede als „eine Art Pilotprojekt“. Seit rund zwei Jahren bringt sie französische und österreichische Gründer:innen, Forschende und Investor:innen zusammen.

Der französische Botschafter Matthieu Peyraud eröffnete am 8. Oktober den offiziellen Start von La French Tech Vienna in der Botschaft in Wien. Seine Botschaft: Technologische Souveränität gelingt nur auf europäischer Ebene. | (c) Emma Brycove/Französische Botschaft in Österreich

„Wir haben sehr klein angefangen, nur mit französischsprachigen Leuten, die mehr über Tech sehen und hören wollten“, sagt Renaud Viot im Gespräch mit brutkasten. Er ist Co-Präsident von La French Tech Vienna und CEO des Startups Lynxia. Er versteht die Initiative als Community: Die Mitgliedschaft ist kostenlos und steht österreichischen wie französischen Startups offen. „Wir verlangen nur, dass die Leute entweder neugierig auf Tech sind oder bereit, ihr Wissen über Tech zu teilen“, sagt er. Das Kernformat sind regelmäßige Events.

Souveränität als Leitthema

Inhaltlich steht der Abend im Zeichen technologischer Souveränität. Künstliche Intelligenz, Cloud Computing, Cybersicherheit, Halbleiter und Dateninfrastrukturen seien zu strategischen Gütern geworden, sagt Peyraud. Frankreich und Österreich hätten starke Forschungseinrichtungen wie das französische CNRS und das AIT Austrian Institute of Technology. Die gemeinsame Herausforderung sei, wissenschaftliche Exzellenz in globale Technologieführerschaft zu übersetzen. Zu oft gelinge es europäischen Innovationen nicht, im Tempo und in der Größe der internationalen Konkurrenz zu skalieren.

Als Beleg dafür, dass es anders geht, nennt der Botschafter Mistral AI. Die Übernahme des Linzer Startups Emmi AI durch Mistral AI zeige, wie Unternehmen aus verschiedenen europäischen Ländern ihre Expertise bündeln. Sie unterstreiche zudem die technologische Stärke Österreichs.

„Noch nicht so sehr am Radar“

Wo es konkret hakt, schildert Arnaud Béasse. Der Managing Director von 1764 Advisory kümmert sich in der Community um die Investorenbeziehungen. „An erster Stelle möchte ich Investoren mit Startups verbinden“, sagt er im Gespräch mit brutkasten. Das gelte in beide Richtungen. Österreicher:innen nach Frankreich zu bringen, habe bisher sehr gut funktioniert. Die größere Aufgabe sei nun der umgekehrte Weg: französische Investor:innen auf das aufmerksam zu machen, was in Österreich entsteht. Das sei bei ihnen „noch nicht so sehr am Radar“.

Das österreichische Deep-Tech-Startup iono Robotics aus Linz hat mit dem WORKMATE den ersten humanoiden Arbeitsroboter „Made in Austria“ entwickelt. | (c) Emma Brycove/Französische Botschaft in Österreich

Béasse nennt dafür mehrere Gründe. Größere Fonds würden oft mit Teams aus Deutschland auf Österreich schauen. „Das genügt nicht“, sagt er. Dazu komme bei manchen Venture-Capital-Fonds die Angst vor der Sprachbarriere. Bei Business Angels sei diese Hürde noch höher.

Seine Rolle sieht Béasse deshalb nicht nur im Vermitteln von Kontakten. Es gehe darum, Investor:innen auch beim Ökosystem und bei der Kultur zu begleiten. Aus französischer Sicht sehe man in Europa zuerst Spanien, Italien, Deutschland und die Benelux-Länder. Österreich müsse man erst aus dem Schatten von Deutschland und der Schweiz holen.

Acht Startups aus Frankreich und Österreich pitchten vor dem Publikum in der französischen Botschaft, abgestimmt wurde per Smartphone. | (c) Emma Brycove/Französische Botschaft in Österreich

Chancen sieht er bei Corporate Venture Capital. Französische Konzerne seien in Österreich vertreten. Hier gebe es derzeit viele Innovationen in den Bereichen Defense und Dual Use, die für solche Gruppen interessant seien.

ABA will Brücke zwischen den Ökosystemen schlagen

Auf österreichischer Seite ist die Austrian Business Agency (ABA) eingebunden. Verena Gruber, Director Western Europe, ist außerordentliches Mitglied im Board der Community. Als Standortagentur der Republik sei die ABA dafür da, französische Startups dabei zu unterstützen, die Chancen in Österreich zu entdecken, sagt sie im Gespräch mit brutkasten. Mit La French Tech Vienna habe man nun „ein tolles Tool“, um Verbindungen herzustellen, bei Investments ebenso wie bei Kooperationen mit Corporates. Am Tag nach dem Launch standen laut Programm Besuche bei der ABA, der Wirtschaftsagentur Wien und ecoplus sowie eine Führung durch die AI Factory Austria (AI:AT) auf dem Plan.

Die Initiative ist noch sehr jung. Als Beispiel dafür, was möglich ist, nennt auch Gruber den Emmi-AI-Deal. Er zeige die Kompetenz Österreichs bei Industrial AI. „Das ist eine Nische, worauf wir uns auch sehr stark konzentrieren können“, sagt Gruber. Damit könne Österreich auch einen Beitrag zur europäischen Souveränität bei Technologie leisten.

Acht Startups auf der Bühne

Nach den Reden pitchen acht Startups, das Publikum stimmt per Smartphone ab. Aus Frankreich kommen Proxima, VirtualBrowser, PleIAs und Manabou, aus Österreich Cyberaci, Eustella, Prop Corn und Ablatic. Sechs der acht ordnet die Event-Website dem Thema Souveränität zu, von europäischen Sprachmodellen bis Cybersecurity.

Manche der französischen Startups sehen laut Renaud Viot einen Market Fit mit Österreich, andere suchen einen Partner vor Ort, wieder andere haben hier bereits Kund:innen. Die beiden Ökosysteme seien einander ähnlich, beide seien stark bei Spinoffs und in der Forschung. Gemeinsam könne man einander „zu Partnern statt zu Konkurrenten“ machen, sagt Viot.

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