Hirnimplantat übersetzt bei ALS-Patient zuhause Hirnsignale in Text

Über nahezu 19 Monate eigenständiger Nutzung sammelte er laut der Studie in Nature Medicine mehr als 3.800 Stunden an. In formalen Tests mit vorgegebenen Wörtern erreichte das System bei einem Wortschatz von 125.000 Wörtern durchgehend mehr als 99 Prozent Wortgenauigkeit.

Vom Implantat zur Nutzung ohne Forschungsteam

Ein kontinuierlich laufender Sprachdekoder übersetzte versuchte Sprache in Wortfolgen, während zwei über einen blickgesteuerten Schalter aktivierte Dekoder vorgestellte Bewegungen der rechten Hand in Cursorsteuerung und Mausklicks umsetzten. Laut der Studie erscheinen die dekodierten Wörter als Text; eine optionale Sprachsynthese liest die Sätze mit einer an Harrells frühere Stimme angepassten Stimme vor. Zuhause bestand das System aus vernetzten Forschungscomputern auf einem Wagen; laut Harrell und seinen Betreuungspersonen dauerte die tägliche Einrichtung durch Betreuungspersonen rund 20 Minuten und danach nutzte Harrell es bis zu 19 Stunden am Stück ohne zusätzliche Hilfe. Nachdem die Zulassungsbedingungen des Prüfgeräts am 281. Tag nach der Implantation geändert wurden, durften Betreuungspersonen das System auch ohne anwesendes Forschungsteam anlegen, wodurch die durchschnittliche Nutzung auf 9,5 Stunden pro Tag stieg. 22,6 Monate nach der Operation hatte Harrell so mehr als 3.800 Stunden angesammelt und das BCI an 444 von 653 Tagen genutzt.

Wie genau die Dekodierung im Alltag funktionierte

Über den gesamten Zeitraum kommunizierte Harrell 183.060 Sätze mit insgesamt 1.960.163 Wörtern bei durchschnittlich 56 Wörtern pro Minute. Laut den Autoren beeinflussten Müdigkeit, Sprechtempo, Satzlänge und laufende Systemaktualisierungen die Genauigkeit. Harrell nutzte das Sprach-BCI zudem als Tastatur- und das Cursor-BCI als Mauseingabe, um E-Mails zu verschicken und im Internet zu surfen.

Der Neurowissenschaftler Sergey Stavisky, Co-Senior-Autor der Studie, erklärte, Harrell habe die Neuroprothese früher nur mit anwesendem Teammitglied nutzen können; inzwischen funktioniere sie zuhause ohne Unterstützung durch Forschende; seit fast zwei Jahren arbeite sie verlässlich. Brandman sprach von einem möglicherweise überschrittenen Schwellenwert: Jahrelang seien BCIs reine Proof-of-Concept-Geräte in Forschungslaboren gewesen, nun könne ein gelähmter Mensch nach eigenen Vorstellungen sprechen. Gegenüber The Register erklärte Brandman, Harrell arbeite trotz seiner Lähmung wieder in Vollzeit und führe bedeutungsvolle Gespräche mit seiner Tochter, die den Klang seiner Stimme nie gehört habe.

Was die Technik für Harrell persönlich bedeutet

Harrell selbst berichtet laut MIT Technology Review, das System erlaube ihm weiterzuarbeiten und Geld sowie Versicherungsschutz für seine Familie zu sichern; es verbinde ihn wieder mit Freunden, die sich zuvor wegen Verständigungsproblemen nicht trauten vorbeizukommen.

Grenzen der Studie

Die Ergebnisse stammen von einem Teilnehmer. Das Gerät ist laut US-Bundesrecht ein Prüfprodukt; die zugrunde liegende BrainGate2-Studie dient vorläufigen Sicherheitsdaten und einem Machbarkeitsnachweis.

Die seit Mai 2009 laufende BrainGate2-Studie rekrutiert laut Studienregistrierung weiterhin Teilnehmende zwischen 18 und 80 Jahren, die innerhalb von drei Autostunden zu einem Studienzentrum wohnen müssen. Der geschätzte Gesamtabschluss ist laut Registrierung erst für Dezember 2038 vorgesehen. Das Gerät ist ein Prüfprodukt; die Studie wird laut ClinicalTrials.gov von einem Datenüberwachungskomitee begleitet.