Neue Gedankenlesestudie in Nature erschienen

Forscher von der University of California in Berkeley wollten es genauer wissen, wie gut man gesehene Bilder in der Hirnaktivierung einer Versuchsperson erkennen kann. Mit ihrer Studie, die gerade in Nature erschien, gingen sie zwei Schritte über die bisherigen Experimente hinaus: Erstens sollten die Bilder nicht nur künstliche Stimuli sein, wie man sie gerne in Wahrnehmungsexperimenten verwendet, sondern natürliche Fotos. Zweitens sollte die Erkennung auch für ganz neue Bilder funktionieren, die man nicht schon in der vorherigen Trainingsphase verwendet hatte. Mit ihren aufwändigen Verfahren kommen sie zu einem erstaunlichen Ergebnis.

Stellen Sie sich ein allgemeines Gehirnlesegerät vor, welches das visuell erlebte Bild einer Person zu jedem Zeitpunkt rekonstruieren könnte. Dieser allgemeine visuelle Decoder hätte großen wissenschaftlichen und praktischen Nutzen. (Kendrick Kay und Kollegen, Nature)

Dafür mussten sie sich zunächst aber clevere Methoden einfallen lassen, welche die Hauptarbeit der Mustererkennung in der Hirnaktivierung übernehmen. Neurowissenschaftler setzen hierfür seit einigen Jahren auf bewährte Algorithmen aus dem Bereich des Maschinenlernens. Immer wenn es um komplexe Datenmengen geht, scheinen diese Verfahren eine gute Wahl zu sein, ganz gleich ob es sich um Hirndaten, menschliche Sprache oder auch Schachpartien handelt. Allerdings hat es auch Nachteile, wenn die Forscher zu sehr den Algorithmen vertrauen: Wie genau ihre Lösung dann funktioniert, bleibt oft in den komplexen Datenstrukturen verborgen. Genau hier haben aber Kendrick Kay und seine Kollegen einen Mittelweg gewählt, um nicht alle Arbeit den Maschinen zu überlassen.

In einem Vorexperiment untersuchten sie nämlich die visuellen Eigenschaften bestimmter Voxel der Sehrinde (visueller Kortex) ihrer beiden Versuchspersonen. Ein Voxel repräsentiert in der Messung mit der funktionellen Magnetresonanztomographie einen bestimmten räumlichen Bereich im Gehirn einer Versuchsperson. Aus der Sehrinde im Hinterhauptslappen (Okzipitallappen) weiß man, dass die Neuronen die Information einer bestimmten Stelle auf der Retina verarbeiten und benachbarte Neuronen auch benachbarten Orten auf der Retina entsprechen – man nennt das dann retinotope Anordnung. Wenn man weiß, auf welchen Bereich ein bestimmtes Voxel besonders anspricht, man also sein rezeptives Feld ermittelt hat, dann liegt es nahe, hier nach einer neuronalen Entsprechung für den jeweiligen Bildausschnitt zu suchen und nicht an einer anderen Stelle. Neben dieser Zuordnung ermittelten Kay und seine Kollegen auch noch Sensibilität für bestimmte Orientierungen und räumliche Eigenschaften der Bilder.

Rehe Studie Kay et al.Doch die Mühe hat sich gelohnt. Nachdem die Forscher nämlich mit knapp 2.000 natürlichen Fotos die Reaktion der so kartierten Voxel studiert haben, galt es im entscheidenden Schritt, aus der Hirnaktivierung allein zu bestimmen, welches von 120 neuen Bildern gerade gesehen wird. Dafür schätzte das trainierte System, wie die neuronale Aktivierung für diesen Stimulus ausfallen würde. Nun musste die tatsächlich gemessene Aktivierung nur noch mit der Vorhersage verglichen werden, um sich für ein konkretes Bild zu entscheiden. In 92% der Fälle klappte das für die erste Versuchsperson, mit 72-prozentiger Trefferquote immer noch für die zweite. Würde man einfach nur raten, läge man noch nicht einmal in einem von hundert Fällen richtig.

Damit haben die Forscher eine neue Messlatte definiert, an der sich zukünftige Studien werden orientieren müssen. Eine spannende Frage bleibt aber, ob diese Form der Schätzung nur für grundlegende Wahrnehmungsprozesse im Gehirn funktioniert, oder sich auch auf abstraktere Gedankenvorgänge übertragen lässt. Die Idee einer universellen Gedankenlesemaschine setzt schließlich voraus, dass sich nicht nur gesehene Bilder, sondern auch Vorstellungen oder verdeckte Gedanken in der Hirnaktivierung ermitteln lassen. Spätestens hier wird aber auch die ethische und gesellschaftliche Relevanz dieser Forschung deutlich, was sich konkret ja auch schon in dem Versuch mancher Neurowissenschaftler widerspiegelt, Verfahren zur Lügendetektion mit dem Hirnscanner zu vermarkten.

Gedankenlesen - Das Buch Erfahren Sie mehr über die Chancen, Einschränkungen und Risiken des Gedankenlesens im neuen Buch des Autors. Mehr Informationen finden sich auf der Homepage zum Buch. Ein ausführlicherer Bericht über die aktuelle Studie ist online im Telepolis-Magazin erschienen.

Quelle: Kay, Kendrick N., Naselaris, Thomas, Prenger, Ryan J. & Gallant, Jack L. (2008). Identifying natural images from human brain activity. Nature, doi:10.1038/nature06713

Stephan Schleim

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www.schleim.info

Menschen-Bilder: Mensch, Gesellschaft und Wissenschaft Stephan Schleim blickt über den Tellerrand von Psychologie sowie Hirnforschung und diskutiert, was die Forschungsergebnisse eigentlich bedeuten, wie sich Gesellschaft und Wissenschaft zueinander verhalten. Stephan Schleim hat an den Universitäten Mainz und Frankfurt u.a. Philosophie, Informatik und Psychologie studiert (Magister Artium, 2005). Nach einem Praktikum am Max Planck-Institut für Hirnforschung und einem Forschungsbesuch am California Institute of Technology ging er an die Universitätskliniken Frankfurt und Bonn, wo er mit der funktionellen Magnetresonanztomographie moralische und juristische Entscheidungen untersuchte. Sein ausgeprägtes theoretisches und ethisches Interesse führte zu mehreren Publikationen im Bereich der Neurophilosophie und Neuroethik. Am Institut für Kognitionswissenschaft in Osnabrück wurde er 2009 mit seiner Doktorarbeit "Norms and the Brain" promiviert. Seit Oktober 2009 war er Forscher in der Abteilung für Theorie und Geschichte der Psychologie an der Universität Groningen, seit 2010 als Assistant Professor für Theorie und Geschichte der Psychologie. Vom Oktober 2012 bis März 2013 war er Professor für Neurophilosophie an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Seit 2015 ist Stephan Schleim Associate Professor in Groningen. Seit 2005 ist Stephan Schleim auch als Wissenschaftsjournalist aktiv, veröffentlicht in verschiedenen deutschprachigen Medien mit Übersetzungen ins Italienische, Niederländische und Portugiesische. 2008 erschien sein erstes Buch "Gedankenlesen – Pionierarbeit der Hirnforschung", 2011 sein Buch "Die Neurogesellschaft – Wie die Hirnforschung Recht und Moral herausfordert."

7 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Gedankenlesen = visuelle Wahrnehmung?

    Mit dem Hintergrundwissen aus Ihrem Buch wandelt sich auch mancher Blick auf Dinge, welche einige „Neurowissenschaftler“ wieder als neue „bahnbrechende“ Erkenntnis verkaufen….

    Das Buch „Gedankenlesen“ füllt dabei eine Marktlücke: ehrliche Aufklärung darüber, was genau „hinter“ den Ergebnissen steht und es bietet damit dem Leser die Möglichkeit, Ergebnisse aus der Neuroforschung eher in Richtung seines „Nutzens“ und seiner „Seriosität“ einordnen zu können. Selten habe ich ein Buch so „verschlungen“ 😉

    „Eine spannende Frage bleibt aber, ob diese Form der Schätzung nur für grundlegende Wahrnehmungsprozesse im Gehirn funktioniert, oder sich auch auf abstraktere Gedankenvorgänge übertragen lässt.“

    Elsbeth Stern schreibt im Vorwort zum Buch von S.-J.Blakemore und U.Frith: „Wie wir lernen“:
    „Wenn man herausfinden möchte, warum Menschen in manchen Teilen der Erde hungern müssen, wird man keine passende Antwort finden, wenn man sich mit Stoffwechselvorgängen im Köper befasst statt mit den ökologischen und ökonomischen Bedingungen“ (Zitat:S.9)

    Ähnlich ist es m.E.hier: Die Erforschung, bzw. das Wissen um biologische „Nervenleitungsphänomene“ des visuellen Wahrnehmungsvorganges erweitert höchstens das Wissen über die Neurophysiologie des Sehens.

    Zum „Denken“ ansich werden und können damit keine Aussagen gemacht werden. Insofern sind die Ergebnisse gar nicht so erstaunlich, wie die Mitteilungsart jener Studie manchen Leser glauben lässt: Wäre das Farbensehen,optische Illusionen, Nachtblindheit und dgl. noch nicht erklärt,würde man mit derselben Art und Weise das biologische „Wunder des Sehens“ mit „Knalleffekten“ (don’t fool – Diskussion bei V. Schönfelder) verbreiten….

    @ „Spätestens hier wird aber auch die ethische und gesellschaftliche Relevanz dieser Forschung deutlich..“

    Hier steckt(zumindest wohl noch für einige Zeit)die Problematik viel mehr in dem, was Menschen glauben, und nicht,in dem was tatsächlich gemessen wird…
    Wenn windige Marketingstrategen uns bereits jetzt Glauben machen wollen, dass „Gedankenlesemaschinen“ bereits existierten, hilft wohl nur Aufklärung….

    wozu Ihr Buch ein extrem wichtiger Beitrag leistet und leisten kann. Es ist zu wünschen, dass etwaige Zulassungsgremien für solche Verfahren, dann genügend kritische Experten Ihres „Kalibers“ an ihrer Seite wissen…

  2. Danke / the „Ultimate Privacy“

    Danke für das Lob, Frau Armand, und ich bezahle Sie noch nicht einmal für diese Werbung. 🙂

    Es gibt eine These aus der Genethik-Debatte, die behauptet, die Daten seien nur deshalb so sensibel, weil wir sie dafür hielten (z.B. Persönlichkeitsfaktoren, Erkrankungen usw.); würde man sich tatsächlich anschauen, was man mit genetischer Information machen könne, würde man feststellen, dass das weit weniger dramatisch sei als oft dargestellt.

    Tatsächlich fände ich die Hirnscans hier noch weniger sensibel, da sie im Gegensatz zu den Genen nur für einen Moment, nicht für das ganze Leben gültig sind.

    Meine Meinung ist ja auch: würden wir korrekt verstehen, was wir da wirklich messen, dann würden sich viele Probleme (auch ethische) in Luft auflösen.

    Auf diese These haben mich übrigens Masayoshi Someya & Mineki Oguchi aufmerksam gemacht.

  3. Qualität spricht für sich ;-))

    Ja, ich kann’s dem Leser bestätigen, für meinen Beitrag habe ich keinen Cent bekommen..nee ..nee.Wenn ich das richtig sehe, wurden für den recht günstigen Buchpreis auch keine „Werbepauschalen“ mit einberechnet…..

    Mein „Lohn“ war das Buch zu lesen. Dabei will ich mich hier auch gar nicht „einschleimen“ ;-). Wer es liest wird nicht drum herum kommen: soviel Hintergrundwissen gab es bislang in keinem Buch über Neurowissenschaften.Prima war, dass ich sogar das technische „Zeugs“ (Voxel u.a.)verstanden habe. Und das will was heißen….
    Dieses Verständnis braucht man nämlich, um zu kapieren, was hinter einem solchen Experiment, wie es im Beitrag beschrieben ist, wirklich steckt.

    Erstaunlich ist, dass über Hintergründe, so weit ich das überblicke, nur im Buch „Gedankenlesen“ so detailliert Aufklärung betrieben wird.
    Vielleicht hängt dies damit zusammen, dass der „Neurohyper“ einen Dämpfer bekommen könnte. Ich schätze, dass sich aus diesem Grunde viele Forscher über die Hintergründe ihrer Versuchsanordnungen und Auswertungen bislang auch(absichtlich?)zurückgehalten haben….

    Also wer an die sensationellen Errungenschaften glauben möchte, lässt lieber die Finger davon 😉

    Nur, wer den Mut hat, sich mancher Illusionen berauben zu lassen und ein wenig mehr die vielen Forschungsberichte besser verstehen möchte, kann sich der Lektüre „unbeschadet“ hingeben…..Außerdem ist das Buch auch sehr gut verständlich geschrieben.

    So gesehen müsste der Titel lauten:
    Ein Blick hinter die Kulissen der Neurowissenschaften – mit welchen Methoden und Versuchsanordnungen kommen Neurowissenschaftler zu ihren Ergebnissen? – was wohl für einen Buchtitel etwas zu lang wäre….

  4. Gedankenhype

    Der Buchtitel war bewusst provokant gewählt, um auch diejenigen Leser anzusprechen, die an die Neurorevolution glauben.

    Meine Wahrnehmung war es auch, dass bisher keines der einschlägigen Bücher auch nur annähernd auf die Grundlagen der Hirnforschung eingegangen ist; da wurden zu oft Zusammenhänge zwischen Forschungsergebnissen und sozialen Faktoren suggeriert, ohne die Aussagekräftigkeit des Datenmaterials zu überprüfen.

    Nachdenklich sollte es vor allem stimmen, wenn verschiedene Forscher aus denselben Daten gegenteilige Hypothesen ableiten. So war es schon beim Libet-Experiment: manche hilten es für einen Beweis, andere für eine Widerlegung der Willensfreiheit.

  5. Der arme Libet ;-))

    Das hätte er auch nicht gedacht, als er sein Experiment durchführte, dass er dadurch seinen Freien Willen abgesprochen bekommt….soweit ich weiß, hatte Libet sein Experiment so gar nicht interpretiert !?

    Wenn jene Libet-Fans wenigstens das Konstrukt des „Freien Willens“ erklärt hätten, bevor sie proklamierten, dass man etwas nicht habe, wovon man nicht weiß, was es ist oder sein könnte….

    Jene, welche Zahlen, Daten, Messungen, Bilder,also fast lauter sinnlich erfassbare, zwar auch abstrakte, aber immerhin konkretisierte und definierte Phänomene gewohnt waren,beginnen das Konkrete mit dem „Hoch“-Abstrakten zu verbinden…Wenigstens haben Sie damit die Philosophie aus ihrem Beinahe-Dornröschenschlaf herausgeholt 😉 und wie zuvor Jostein Gaarder, die Philosophie wieder populär gemacht….

    ….und dank des damit provozierten „Knalleffektes“ die Neurowissenschaften berühmt gemacht.

    Nachdem man sich mit den „weichen“ Wissenschaften schon auf Tuchfühlung begeben hat, war der Schritt zur geisteswissenschaftlichen Pädagogik dann nicht mehr weit …
    Eine satte Leistung, wenn man bedenkt, dass dies alles „unfreiwillig“ geschah 😉

  6. Dem kann ich mich nur anschließen,

    Frau Armand, denn einerseits verstand Libet persönlich sein Experiment wirklich als einen Beweis der Kraft des Willens (zumindest als „free won’t“, wenn nicht als „free will“) und andererseits halte ich auch ihre Eintschätzung des Profits für die Philosophie für zutreffend.

    Als ich mich gegenüber einem gestandenen Philosophen mal wieder über die Aussagen der Professoren X., Y. & Z. aufregte, da erwiderte er gelassen: Seien Sie doch froh, denn dadurch hören die Leute in der Gesellschaft wenigstens wieder uns Philosophen zu.

    Recht hatte er.

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