Was einst nach Science-Fiction klang, wird zunehmend Realität: Weltweit kombinieren Unternehmen und Forschende künstliche Intelligenz mit neuesten Erkenntnissen aus der Hirnforschung, um den Code unseres Denkens zu entschlüsseln.
Die Warnung eines Philosophen
Der niederländische Philosoph Pim Haselager, forschend an der Radboud-Universität im Grenzbereich zwischen Philosophie, Psychologie und künstlicher Intelligenz, warnte auf einer Konferenz in Berlin vor den ethischen Implikationen der Neurotechnologie. Er fragte, ob es in zehn Jahren noch so sein würde, dass niemand gegen die aktuellen Entwicklungen demonstriert. Seine mahnenden Worte ließen einige der führenden Köpfe im Feld nachdenklich zurück.
Brain-Computer Interfaces: Eine neue Ära der Neurotechnologie
Die Suche nach dem Verständnis des Gehirns führte zu Brain-Computer Interfaces (BCIs), Geräten, die über eine direkte Verbindung zum Gehirn dessen Aktivität auslesen können. Elon Musks Firma Neuralink ist ein prominentes Beispiel für diese Technologie. Mittlerweile forschte Soekadar in meiner Heimatstadt Berlin in seinem eigenen Labor am Universitätsklinikum Charité.
Bidirektionale Schnittstellen: Segen und Risiko
Der Psychiater Soekadar betonte die bidirektionale Natur von BCIs. Sie lesen nicht nur Gehirnaktivität aus, sondern können auch in das Gehirn "hineinschreiben", Prozesse verändern und so unsere Gedankenwelt manipulieren. Während diese Technologie für Patienten eine segensreiche Möglichkeit zur Verbesserung ihrer Lebensbedingungen darstellt, wirft sie bei Anwendung auf gesunde Menschen ethische Fragen auf.
Eine Gedanken-Plattform für kognitive Funktionen
Sumner Norman von Forest Neurotech entwickelt eine minimalinvasive BCI-Methode mittels Ultraschall, die Gehirnaktivität genauer auslesen soll. Seine Vision ist eine Art Gedanken-Plattform, die verschiedene kognitive Funktionen beobachten und beeinflussen kann, um Erkrankungen von Depressionen bis hin zu Zwangsstörungen zu diagnostizieren und zu behandeln. Dies könnte sogar so weit gehen, unsere geistigen Fähigkeiten zu erweitern.
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Ethische Bedenken und die Grenzen der Technologie
Die Aussicht, Menschen von psychischen Leiden zu befreien, ist verlockend, doch gleichzeitig entsteht ein mulmiges Gefühl, eine Grenze zu überschreiten. Die Frage ist, wie weit wir gehen dürfen und wollen.
Wie das Gehirn Gedanken und Erinnerungen codiert
Neurowissenschaftler Christian Doeller erklärt, dass das Gehirn zur Codierung von Gedanken und Erinnerungen ein System nutzt, das sich bereits bei der räumlichen Orientierung bewährt hat.
Die Rolle der Hippocampusformation
Die Hippocampusformation im Schläfenlappen des Gehirns ist entscheidend für das Gedächtnis und beherbergt wichtige Bausteine des körpereigenen Navigationssystems. Hier befinden sich Ortszellen, die die eigene Position im Raum signalisieren, und Gitterzellen, die die Struktur der Umgebung codieren.
Orts- und Gitterzellen: Das Navigationssystem des Gehirns
Ortszellen feuern für jeden Ort spezifisch, während Gitterzellen ein hexagonales Gittermuster erzeugen, wodurch das Gehirn Distanzen messen und die eigene Orientierung im Raum feststellen kann. Die Entdeckung dieser Zelltypen wurde 2014 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.
Weitere räumlich sensitive Zellen
Neben Orts- und Gitterzellen gibt es weitere räumlich sensitive Zellen im Gehirn, wie Kompasszellen, Geschwindigkeitszellen und Grenzzellen, die alle zusammen eine interne kognitive Karte erzeugen.
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Kognitive Räume: Die räumliche Codierung von Konzepten
Doellers Forschungsgruppe geht davon aus, dass die Hippocampusformation das Orts- und Gitterzellsystem auch für andere kognitive Bereiche einsetzt, wie das Konzeptlernen. Dabei werden Dinge anhand gemeinsamer Eigenschaften gedanklich in Klassen oder Konzepte zusammengefasst, wobei das Gehirn eine räumliche Codierung nutzt. Jede Eigenschaft stellt eine Dimension dar, entlang derer sich ein kognitiver Raum aufspannt.
Soziale Beziehungen im kognitiven Raum
Sogar soziale Beziehungen sollen im Gehirn räumlich codiert sein, wobei Menschen je nach Eigenschaft und sozialem Verhältnis entlang von Dimensionen angeordnet werden.
Der Vorteil des räumlichen Organisationsprinzips
Das Orts- und Gitterzellsystem hat den Vorteil, dass es komplexe, multidimensionale Informationen in Räumen mit wenigen Dimensionen repräsentiert, wodurch das Gehirn sehr viele Elemente und deren Verhältnis zueinander abspeichern kann.
Generalisierung von Wissen
Die Ortszellen codieren strukturelle Informationen, die es ermöglichen, Gelerntes zu generalisieren und auf neue Situationen zu übertragen.
Räumliche Anordnung von Lerninhalten
Eine räumliche Anordnung von Lerninhalten ist für das interne Kartensystem des Gehirns besonders gut geeignet.
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Individualität und parallele Verarbeitungswege
Die Effizienz des Gitterzellsystems kann beeinflussen, wie leicht neue Konzepte gelernt oder soziale Gefüge durchschaut werden. Das Gehirn bietet jedoch meist mehrere parallele Verarbeitungswege, um das Gleiche zu erreichen.
Künstliche Intelligenz und kognitive Räume
Das Wissen, dass das Gehirn Informationen in kognitiven Räumen abspeichert, kann bei der Entwicklung künstlicher Intelligenz helfen, insbesondere bei der Generalisierung von Wissen und der Übertragung auf neue Situationen.
Entschlüsselung von Gedanken durch KI
Die Entschlüsselung des neuronalen Codes der Sprache ist eine Kernherausforderung der KI und der Neurowissenschaften.
Rekonstruktion getippter Sätze aus Gehirnaufnahmen
Forschende haben mittels MEG und EEG die Gehirnaktivität von Probanden aufgezeichnet, während diese Sätze tippten, und konnten so getippte Sätze aus nicht-invasiven Gehirnaufnahmen rekonstruieren.
Übersetzung von Gedanken in Bewegungsabfolgen
Eine weitere Studie untersuchte, wie das Gehirn Gedanken in komplexe Bewegungsabfolgen übersetzt, und fand heraus, dass das Gehirn dabei mit abstrakten Repräsentationen der Satzbedeutung beginnt und diese schrittweise in konkrete Fingerbewegungen übersetzt.
Anwendung im Gesundheitswesen
Metas Forschung kommt bereits im Gesundheitswesen zum Einsatz, beispielsweise bei der Erkennung angeborener Herzfehler in Ultraschallbildern.
KI zur Erkennung von Charakterzügen und psychischen Erkrankungen
Künstliche Intelligenz ermöglicht es, aus Hirnscans Charakterzüge und psychische Erkrankungen zu erkennen.
Vorhersage von Eigenschaften anhand von Hirnscans
Durch das Füttern eines Algorithmus mit Hirnscans und Informationen über Eigenschaften wie Geschlecht, Alter oder Persönlichkeitsmerkmale kann der Algorithmus lernen, diese Eigenschaften anhand von Hirnscans vorherzusagen.
Ethische Fragen und Bedenken
Die Möglichkeit, Gedanken und Eigenschaften aus Hirnscans auszulesen, wirft wichtige rechtliche und ethische Fragen auf, insbesondere im Hinblick auf Privatsphäre, Autonomie und Datenschutz. Es besteht die Gefahr des Missbrauchs durch Krankenversicherungen oder andere Institutionen.
Bewertung von KI im medizinischen Bereich
Es ist wichtig, dass Menschen vorab vollständig verstehen, welche Daten gesammelt und wie sie verwendet werden, bevor sie ihre Zustimmung geben. Mitarbeiter erarbeiten bereits seit 2021 einen Bewertungsrahmen für den Einsatz, medizinischer KI, der ethische und rechtliche Aspekte umfasst und die Erwartungen sowohl von Ärzten, als auch Patienten berücksichtigt, die die Verwendung dieser neuartigen Technik direkt betrifft.
Vorteile für die Medizin
KI-gestützte Auswertungen von Hirnscans können subtile Anomalien erkennen, die dem menschlichen Auge verborgen bleiben, und so maßgeschneiderte Therapiepläne für Patienten ermöglichen.
Hirn-Computer-Schnittstellen zur Unterstützung von Menschen mit Sprachverlust
Hirn-Computer-Schnittstellen könnten Menschen helfen, die ihr Sprachvermögen verloren haben, indem sie Gedanken in Sprache übersetzen.
Sprachdecoder auf Grundlage von Hirnaktivitäten
Ein neuer Ansatz bildet auf Grundlage von Hirnaktivitäten Wörter und Sätze, indem ein Computer mit Hirnaktivitäten trainiert wird, die während des Hörens von Geschichten aufgezeichnet wurden.
Einschränkungen und ethische Bedenken
Die Technologie ist noch nicht perfekt und es gibt ethische Bedenken hinsichtlich des Schutzes der Privatsphäre und der Gefahr von Fehlinterpretationen.
Prädiktive Kodierung: Das Gehirn als Vorhersagemaschine
Das menschliche Gehirn ist ständig damit beschäftigt, vorherzusagen, was als nächstes passiert. Diese prädiktive Kodierung gilt als eine der Hauptaufgaben des Gehirns.
Spontane Aktivitäten im Gehirn
Bestimmte spontane Aktivitäten im Gehirn, die sogenannten lokalen Feldpotenziale (LFPs), könnten entscheidende Hinweise darauf geben, wie unser Gehirn arbeitet.
KI zur Analyse von Gehirnaktivität
KI-Methoden können genutzt werden, um Muster und Verbindungen in den komplexen Datenmengen, die unser Gehirn erzeugt, zu erkennen.
Neurowissenschaftlich inspirierte KI
Die Studienergebnisse können auch dazu beitragen, KI-Systeme weiterzuentwickeln, insbesondere solche, die in der Lage sind, kontinuierlich Vorhersagen zu treffen.
Gedanken sind frei? Die Herausforderung der Gedankenlesemaschine
Die moderne Hirnforschung sieht eine enge Verbindung zwischen Gehirn und Geist. Jeder Gedanke geht mit einem eigenen, unverwechselbaren Muster der Hirnaktivität einher.
Die Grenzen der Gedankenlesetechnologie
Eine universelle Gedankenlesemaschine, die die beliebigen Gedanken von beliebigen Personen entschlüsseln kann, ist derzeit noch nicht realisierbar.
Ethische Fragen und die Bedeutung der Privatsphäre
Die kommerzielle Nutzung von Gedankenlesetechnologie wirft ethische Fragen auf, insbesondere im Hinblick auf die Privatsphäre und die Gefahr von Fehlinterpretationen.
Individualität und die Codierung von Gedanken
Jeder Mensch codiert seine Gedanken auf sehr individuelle Weise im Gehirn, was die Entwicklung einer universellen Gedankenlesemaschine erschwert.