Gedankenlesen mit der Kernspintomographie

Montag, 12. Februar 2007

München - Wer würde nicht gerne einmal die Gedanken seiner Mitmenschen lesen, aus welcher Absicht heraus auch immer. Mit einem Kernspintomographen ist dies möglich, allerdings nur unter Einsatz von sehr viel Hightech und mit einem (noch) bescheidenen Ergebnis. Aber prinzipiell lassen sich selbst abstrakte Absichten wie das Lösen einer Mathematikaufgabe am Bildschirm erkennen, wie aus einer Publikation in Current Biology (2007; doi 10.1016/j.cub.2006.11.072) hervorgeht.

Für ihre Studie verwendeten John-Dylan Haynes vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in München, zusammen mit Kollegen aus London und Tokio die funktionelle Magnetresonanztomographie (FMRI). Das ist eine Variante der Kernspintomographie, also jenes Gerätes das viele Kliniken heute routinemäßig einsetzen und aus deren Daten ein Rechner dreidimensonale Strukturen des Gehirns auf den Bildschirm zaubert.

Über diese herkömmlichen Bilder werden bei der fMRI dann, meist farblich kodiert, die Bilder einer weiteren MRI-Aufnahme gelegt. Sie misst anhand der magnetischen Eigenschaften des Hämoglobins die Durchblutung des Gehirns. Die ist wiederum davon abhängig, welchen Teil unseres Gehirns wir gerade anstrengen. Die fMRI zeigt so, welche grauen Zellen gerade angestrengt arbeiten und dazu Sauerstoff benötigen. Je nach unseren Absichten sind dies unterschiedliche Areale, und so konnte Haynes die Gedanken ihrer Probanden vorherzusagen. 

Im Fall der Experimente, die Haynes beschreibt, handelt es sich um einfache Rechenaufgabe. Die Versuchspersonen erfuhren, dass ihnen gleich zwei Zahlen genannt werden. Ihre Aufgabe bestünde darin, sie zu addierten oder zu subtrahierten. Die Probanden hatten die freie Wahl der Rechenoperation, sie sollten sich aber vorher für eine Variante entscheiden. Zu diesem Zeitpunkt, also noch bevor die Probanden die Zahlen erfuhren, konnten die Forscher aus den fMRI-Bildern sehen, was die Probanden sich vorgenommen hatten. Wenn ein Proband sich zur Addition entschlossen hatte, zeigte das fMRI – nach komplexen Berechnungen unter Verwendung einer speziellen Software – eine Aktivität an einem anderen Ort des präfrontalen Kortex, als wenn er sich innerlich auf die Subtraktion vorbereitete (siehe Foto). Diese Unterscheidung gelang zwar nur in 70 Prozent der Fälle.

Aber es geht auch mehr darum, die Hirnprozesse zu erforschen, zu denen es im Gehirn während der Planungsphase kommt. “Man hatte bisher angenommen, dass frei gewählte Vorhaben im mittleren Teil des präfrontalen Kortex, externe Instruktionen hingegen eher im seitlichen Teil gespeichert werden”, erläutert Haynes die Arbeitshypothese seiner Studie. Diese Annahme habe man jetzt mit den Experimenten bestätigen können. 

Die Experimente zeigen Haynes zufolge, dass Absichten nicht in einzelnen Nervenzellen gespeichert werden, sondern in einem räumlich verteilten Muster neuronaler Aktivität. Darüber hinaus zeigen sich regionale Unterschiede in der genauen Funktion des präfrontalen Kortex. Weiter vorne gelegene Bereiche kodieren die Intention bis zur Ausführung der Aufgabe, weiter hinten gelegene Bereiche werden aktiv, sobald die Probanden zu rechnen beginnen. Handlungen, die in einem Bereich des Gehirns als Absicht gespeichert werden, müssen laut Haynes in einen anderen Bereich des Gehirns kopiert werden, um ausgeführt zu werden.

Dies sind nicht unbedingt Experimente im Elfenbeinturm der Grundlagenwissenschaft. Denn wenn es möglich ist, Absichten für bestimmte Handlungen aus der regionalen Aktivität im fMRI abzulesen, dann kann diese Information theoretisch genutzt werden, um computergestützte Prothesen oder Brain-Computer-Interfaces zu steuern. Dies könnte zukünftig schwerstgelähmten Patienten das Leben erleichtern. Die Vision besteht darin, dass diese Personen durch ihre Gedanken künstliche Gliedmaßen oder einen Computercursor auf dem Bildschirm bewegen. Die Forschungsarbeiten der Wissenschaftler um Haynes eröffnen vielleicht auch die Perspektive, abstraktere Absichten der Patienten, wie zum Beispiel "den blauen Ordner öffnen" oder "Email beantworten", in solche Anwendungen mit einzubeziehen. © rme/aerzteblatt.de