Was ein Mensch gerade sieht, lässt sich zunehmend aus seiner Gehirnaktivität rekonstruieren. Forscher des israelischen Weizmann-Instituts für Wissenschaft haben mit Brain-IT ein KI-Modell entwickelt, das aus fMRT-Aufnahmen des Gehirns Bilder erzeugen kann, die dem tatsächlich betrachteten Motiv erstaunlich nahekommen. Das Institut selbst spricht von einer neuen Wissenschaft des „Gedankenlesens“.
Dabei liest die Technologie allerdings keine Gedanken im klassischen Sinne. Brain-IT analysiert die Gehirnaktivität von Personen, während diese Bilder betrachten. Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) erfasst dabei Veränderungen der Durchblutung und Sauerstoffversorgung verschiedener Gehirnbereiche, aus denen sich Aktivitätsmuster ableiten lassen.
Das Team um Professorin Michal Irani entwickelte ein Verfahren, das funktionell ähnliche Bereiche verschiedener Gehirne identifiziert. Brain-IT ordnet die gemessenen Gehirnsignale gemeinsamen funktionellen Clustern zu und verbindet diese Informationen anschliessend mit Merkmalen des gesehenen Bildes. Ein Diffusionsmodell erzeugt daraus schliesslich eine visuelle Rekonstruktion.
Nur noch eine Stunde Gehirndaten
Ein entscheidender Fortschritt liegt in der Geschwindigkeit, mit der Brain-IT auf eine neue Person angepasst werden kann.
Bisherige Verfahren benötigen teilweise Dutzende Stunden individueller Gehirnaufzeichnungen. Brain-IT erzielt nach Angaben der Forscher bereits mit nur einer Stunde fMRT-Daten einer neuen Versuchsperson Ergebnisse, die mit bisherigen Modellen vergleichbar sind, die mit rund 40 Stunden Daten trainiert wurden. In Versuchen entstanden sogar mit nur 15 Minuten Daten bereits erkennbare Rekonstruktionen.
Das Modell versucht dabei nicht lediglich zu erraten, ob jemand beispielsweise einen Menschen, ein Tier oder ein Gebäude betrachtet. Es kombiniert semantische Informationen über den Bildinhalt mit strukturellen Merkmalen wie der räumlichen Anordnung. Gerade bei Farbe, Komposition und Details soll Brain-IT bisherigen Verfahren überlegen sein.
Das Verfahren funktioniert auch in die andere Richtung
Besonders interessant ist, dass die Forscher nicht nur Gehirnaktivität in Bilder übersetzen.
Das Team arbeitet auch mit einem sogenannten Brain Encoder, der den umgekehrten Weg beschreitet: Ein Bild wird vorgegeben und das Modell versucht vorherzusagen, welche Aktivitätsmuster dieses Bild im menschlichen Gehirn auslösen würde.
Bei der Entwicklung identifizierte das System laut Irani 128 funktionelle Regionen beziehungsweise Cluster, die bei verschiedenen Menschen vergleichbare Aufgaben bei der Verarbeitung visueller Informationen übernehmen – selbst wenn deren genaue anatomische Position von Person zu Person unterschiedlich ist.
Damit geht die Forschung über eine spektakuläre Bildrekonstruktion hinaus. Sie könnte neue Einblicke darin ermöglichen, wie unterschiedliche menschliche Gehirne visuelle Informationen verarbeiten.
Vom Sehen zum tatsächlichen „Gedankenlesen“?
Noch rekonstruiert Brain-IT in erster Linie Bilder, die eine Person tatsächlich sieht. Die Bezeichnung „Gedankenlesen“ sollte deshalb nicht mit dem freien Auslesen beliebiger Gedanken verwechselt werden.
Doch die Entwicklungsrichtung ist bemerkenswert.
Die Forscher wollen über statische Bilder hinausgehen. Denkbar sind künftig Verfahren für komplexere visuelle und andere sensorische Informationen. Damit rückt langfristig die Frage näher, ob ähnliche Systeme irgendwann auch innere Vorstellungen oder andere mentale Inhalte rekonstruieren könnten.
Das Weizmann-Institut selbst stellt Brain-IT ausdrücklich unter die Überschrift „The New Science of Mind-Reading“ und beschreibt das Modell als KI, die Gehirnaktivität „lesen“ und rekonstruieren könne, was eine Person sieht.
Medizinische Chancen – aber auch eine neue Grenze der Privatsphäre
Der medizinische Nutzen solcher Technologien könnte enorm sein. Gehirn-Computer-Schnittstellen könnten beispielsweise Menschen helfen, die aufgrund schwerer Lähmungen nicht mehr sprechen oder kommunizieren können. Bereits heute existieren Systeme, die Gehirnaktivität in Sprache oder andere Signale übersetzen.
Brain-IT zeigt nun, wie schnell sich diese Entwicklung weiterbewegt: Statt ein System für jeden Menschen mit enormen Mengen persönlicher Gehirndaten neu aufzubauen, versucht die KI, gemeinsame Muster zwischen verschiedenen menschlichen Gehirnen zu erkennen und dieses Wissen auf neue Personen zu übertragen.
Genau darin liegt langfristig aber auch eine sensible Frage: Wie privat bleiben unsere Gehirndaten, wenn KI immer besser darin wird, aus ihnen Wahrnehmungen und möglicherweise irgendwann komplexere mentale Inhalte abzuleiten?
Noch ist Brain-IT weit davon entfernt, beliebige Gedanken eines Menschen heimlich auszulesen. Für die aktuellen Experimente sind hochwertige fMRT-Aufnahmen erforderlich, die in einem grossen Magnetresonanztomographen entstehen. Von einem unbemerkten „Gedankenscanner“ kann daher keine Rede sein.
Doch die Richtung der Forschung ist klar: KI beginnt, messbare Gehirnaktivität immer präziser in für andere Menschen verständliche Informationen zurückzuübersetzen.
Was heute noch die Rekonstruktion eines tatsächlich betrachteten Bildes ist, könnte damit erst der Anfang einer Entwicklung sein, die langfristig eine der bislang privatesten Grenzen des Menschen berührt: die Vorgänge im eigenen Gehirn.
