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Can a computer extract speech directly from the brain signals?

Workshop in Englisch

Jedes Jahr verlieren Tausende von Menschen ihre Kommunikationsfähigkeit aufgrund von neurologischen Störungen, die durch Schäden in sprachbezogenen Hirnarealen (wie bei Aphasie) oder Lähmungen der willkürlichen Muskelbewegung (wie beim Locked-in-Syndrom) verursacht werden. Die Folgen der Störung der natürlichen Sprachproduktion auf die Lebensqualität solcher Patienten sind verheerend. Unser Ziel ist es daher, eine Brücke zwischen dem Gehirn und einem Computer zu schaffen, die es den Teilnehmern ermöglicht, mit der Außenwelt zu interagieren, indem sie nur ihre Hirnaktivität nutzen, ohne laut sprechen zu müssen. Wir nennen ein solches System ein Brain-Computer Interface (BCI). Zur Erfassung der Gehirnsignale verwenden wir die Elektroenzephalographie (EEG) – eine nicht-invasive Technologie, bei der Aufnahmesensoren an verschiedenen Stellen der Kopfhaut angebracht werden. Während des Experiments bitten wir den Teilnehmer, sich vorzustellen, zwei verschiedene Spracheinheiten auszusprechen, ohne dabei laut zu sprechen. Unser BCI-System sammelt dann ihre EEG-Daten und versucht, das Signal der beiden Spracheinheiten zu unterscheiden. Die Teilnehmer werden dann gebeten, die gleiche Aufgabe wie zuvor zu wiederholen, während das BCI-System eine Vorhersage über die „Gedanken“ in ihrem Gehirn macht. Ziel dieser Forschung ist es, die neuronalen Mechanismen, die an der menschlichen Sprachverarbeitung beteiligt sind, besser zu verstehen, um langfristig Rehabilitationslösungen für Patienten mit eingeschränkten Sprachfunktionen anbieten zu können.

Auf der Scientifica 2021 werden wir unser laufendes Sprach-BCI-Experiment demonstrieren, um den Besuchern ein Gefühl dafür zu geben, wie ein wissenschaftliches Experiment dieser Art durchgeführt wird.