Die Technologie hat viel dazu beigetragen, dass man in Momenten, in denen einem der Name der Melodie auf der Zunge liegt, nicht mehr so leicht aus der Haut fährt. Dank der künstlichen Intelligenz müssen Sie jetzt nicht einmal mehr ein Lied singen oder summen – Sie müssen nur daran denken.
Das ist die Zukunft, die Wissenschaftler anstreben, nachdem eine bahnbrechende Studie erfolgreich künstliche Intelligenz (KI) eingesetzt hat, um Musik einfach durch Scannen der Gehirnaktivität zu erzeugen, während sie an ein Lied dachten.
In einer in der Zeitschrift PLOS Biology veröffentlichten Studie konnten Forscher unter der Leitung der University of California in Berkeley allein mit Hilfe von Hirndaten einen erkennbaren Ton von Pink Floyds „Another Brick in the Wall, Part 1“ erzeugen.
Im Rahmen der Studie wurden elektrische Signale direkt aus dem Gehirn von Epilepsiepatienten aufgezeichnet, die bereits zur Anfallsbehandlung überwacht wurden. Während die Patienten passiv dem Rock-Klassiker lauschten, erfassten Elektroden auf der Oberfläche ihres Gehirns die Aktivität der auditiven Verarbeitungsbereiche.
Die Forscher fütterten dann diesen Gehirn-Datensatz mit Algorithmen für maschinelles Lernen. Durch die Analyse von Mustern, wie verschiedene Bereiche des auditorischen Kortex auf Komponenten wie Tonhöhe, Tempo, Gesang und Instrumente reagierten, lernten die KI-Modelle, bestimmte neuronale Aktivitäten mit bestimmten akustischen Merkmalen zu assoziieren.
Nachdem sie auf diese Input-Response-Paare trainiert worden waren, konnten die Modelle neue spektrografische Darstellungen allein aus Hirndaten erzeugen. Die Forscher wandelten diese Visualisierungen dann in Wellenformen um und erzeugten einen Ton, der – wenn auch verstümmelt – eindeutig an „Another Brick in the Wall, Part 1“ erinnerte.
Nicht nur die Melodie und der Text waren identifizierbar, sondern die neuronale Dekodierung spiegelte sogar wider, welche Instrumente bestimmte Reaktionen in verschiedenen Gehirnregionen auslösten. So schwankte beispielsweise die Aktivität in bestimmten Teilen des Gyrus temporalis superior speziell als Reaktion auf Gesangssilben. Währenddessen wurden andere Bereiche eher als Reaktion auf die gleichmäßigen Gitarrenmotive des Liedes aktiviert.
Dies zeigt die Fähigkeit, einen komplexen musikalischen Stimulus in seine Bestandteile zu zerlegen, die allein auf der Verarbeitung durch das Gehirn basieren. Wenn dies durch künftige Forschungen bestätigt wird, stellt dies einen gewaltigen Fortschritt bei der Dekodierung von Gedanken dar, da bisherige Techniken auf einzelne Wörter oder Buchstaben beschränkt waren.
Der leitende Autor, der Neurowissenschaftler Dr. Robert Knight von der UC Berkeley, erklärte, dass das Team den Song von Pink Floyd speziell wegen seiner reichen, vielschichtigen Instrumentierung ausgewählt hat. Der Ansatz könnte jedoch auf jede Musik oder sogar auf die Erfassung der melodischen Eigenschaften natürlicher Sprache angewendet werden.
Die Forscher vermuten, dass diese Technologie eines Tages eingesetzt werden könnte, um schwer gelähmten Patienten oder Schlaganfallopfern zu helfen, die Fähigkeit zu sprechen wiederzuerlangen, indem sie einfach nur denken. Gehirn-Computer-Schnittstellen werden bereits entwickelt, um Wörter oder Text aus nichtinvasiven Gehirnscans zu entschlüsseln. Durch Hinzufügen der Dimension von Melodie und Prosodie könnten umfassendere Gedanken und beabsichtigte Sprache rekonstruiert werden.
Forscher machen seit Jahren Fortschritte auf dem Gebiet des Gedankenlesens, und mit dem Aufkommen leistungsfähiger KI-Modelle (und Hardware) konnten große Durchbrüche in diesem Bereich erzielt werden.
Erst im Mai gelang es einem Forscherteam, Gedanken in Text zu verwandeln. „Wir waren ziemlich schockiert, dass es so gut funktioniert. Ich habe 15 Jahre lang daran gearbeitet … es war also schockierend und aufregend, als es endlich funktionierte“, sagte der Hauptautor Dr. Alexander Huth, Neurowissenschaftler an der University of Texas in Austin.
Außerdem berichtete TCN kürzlich, dass ein Ärzteteam erfolgreich Mikrochips in das Gehirn eines Tetraplegikers implantiert hat und mit Hilfe der KI Empfindungen und Bewegungen wiederherstellen konnte, indem es sein Gehirn mit seinem Körper und dem Rückenmark verknüpfte“.
Darüber hinaus hat das Unternehmen Neuralink von Elon Musk grünes Licht für den Beginn von Versuchen mit seinen Gehirnimplantaten am Menschen erhalten, um diesen Forschungsbereich in neue Dimensionen zu führen. Neuralink hat bereits behauptet, dass es in der Lage ist, die Gedanken eines Tieres zu lesen und einen Affen allein mit seinem Gehirn einen Computer steuern und Pong spielen zu lassen.
Die Umsetzung dieser Ergebnisse in reale Anwendungen ist noch schwierig. Die Autoren sind jedoch zuversichtlich, dass sich ihr Ansatz mit den raschen Fortschritten bei den Aufnahmegeräten und den KI-Fähigkeiten eines Tages zu „Thought-to-Speech“-Schnittstellen weiterentwickeln könnte, die Sprachbehinderten ihre Stimme zurückgeben.
„Heute haben wir ein Lied rekonstruiert“, sagte Robert T. Knight, einer der Forscher, gegenüber Scientific American. „Vielleicht können wir morgen das gesamte Pink-Floyd-Album rekonstruieren.“
Über den klinischen Einsatz hinaus eröffnen diese neuronalen Dekodierungstechniken auch spannende Möglichkeiten für die Untersuchung von Phänomenen wie Gedächtnis, Lernen und Kreativität, indem sie Gedanken buchstäblich mit hoher Wiedergabetreue lesen. Die Studie des UC Berkeley-Teams stellt einen Wendepunkt dar, der uns dem Zugang zu den reichen inneren Erfahrungen des Geistes näher bringt.
