Das neue Imaging-Tool kann messen, wie gut Menschen kommunizieren

Biomedizinische Ingenieure haben ein tragbares Gerät zur Bildgebung des Gehirns entwickelt, um zu sehen, wie sich das Gehirn synchronisiert, wenn Menschen interagieren. Derzeit gehen bei der Übersetzung oft großartige Ideen verloren - vom Mathematiklehrer, der nicht zu seinen Schülern durchkommt, bis zum Stand-up-Comedian, der während einer Open-Mic-Nacht bombardiert.

Um diese Lücke zu schließen, entwickelten die biomedizinischen Ingenieure der Drexel University in Zusammenarbeit mit Psychologen der Princeton University ein funktionelles Nahinfrarotspektroskopiesystem (fNIRS) mit dem tragbaren Gerät als einer von vielen Anwendungen.

Das neue System misst mithilfe von Licht die neuronale Aktivität in realen Situationen und kann wie ein Stirnband getragen werden. Die Ermittler glauben, dass die neue Technik den Informationsaustausch zwischen Menschen verbessern wird.

In der Tat erklären Forscher, dass das fNIRS-Gerät die Gehirnsynchronisation während eines Gesprächs erfolgreich messen kann. Die Technologie kann jetzt verwendet werden, um alles von der Kommunikation zwischen Arzt und Patient bis hin zum Konsum von Kabelnachrichten zu untersuchen.

Die Studie erscheint in Wissenschaftliche Berichte.

"In der Lage zu sein, zu sehen, wie mehrere Gehirne interagieren, ist ein aufkommender Kontext in den sozialen Neurowissenschaften", sagte Dr. Hasan Ayaz, Associate Research Professor an der Drexel School of Biomedical Engineering, Science and Health Systems, der das Forschungsteam leitete.

„Wir leben in einer sozialen Welt, in der alle miteinander interagieren. Und wir haben jetzt ein Tool, mit dem wir bei alltäglichen Aufgaben - wie der natürlichen Kommunikation - umfassendere Informationen über das Gehirn erhalten, die wir in künstlichen Laborumgebungen oder aus Einzelhirnstudien nicht erhalten konnten. “

Die aktuelle Studie basiert auf früheren Forschungen von Uri Hasson, Ph.D., Associate Professor an der Princeton University, der mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) die Gehirnmechanismen untersucht hat, die der Produktion und dem Verständnis von Sprache zugrunde liegen.

Hasson hat festgestellt, dass die Gehirnaktivität eines Zuhörers tatsächlich das Gehirn des Sprechers widerspiegelt, wenn er oder sie eine Geschichte über eine reale Erfahrung erzählt. Eine höhere Kopplung ist mit einem besseren Verständnis verbunden.

Herkömmliche bildgebende Verfahren für das Gehirn weisen jedoch bestimmte Einschränkungen auf. Insbesondere erfordert die fMRT, dass sich die Probanden in einer verrauschten Scanumgebung bewegungslos hinlegen. Mit dieser Art der Einrichtung ist es nicht möglich, das Gehirn mehrerer Personen gleichzeitig zu scannen, die von Angesicht zu Angesicht sprechen.

Aus diesem Grund wollten die Drexel-Forscher untersuchen, ob das tragbare fNIRS-System ein effektiverer Ansatz sein könnte, um die Frage der Kopplung von Gehirn zu Gehirn in natürlichen Umgebungen zu untersuchen.

Für ihr Studium erzählten ein englischer Muttersprachler und zwei türkische Muttersprachler eine unerprobte, reale Geschichte in ihrer Muttersprache. Ihre Geschichten wurden aufgezeichnet und ihr Gehirn mit fNIRS gescannt. 15 englische Sprecher hörten sich dann die Aufnahme an, zusätzlich zu einer Geschichte, die bei einem Live-Storytelling-Event aufgenommen wurde.

Die Forscher zielten auf die präfrontalen und parietalen Bereiche des Gehirns ab, einschließlich kognitiver Bereiche und Bereiche höherer Ordnung, die an der Fähigkeit einer Person beteiligt sind, Überzeugungen, Wünsche und Ziele anderer zu erkennen.

Sie stellten die Hypothese auf, dass die Gehirnaktivität eines Zuhörers nur dann mit der des Sprechers korreliert, wenn er eine Geschichte hört, die er verstanden hat (englische Version). Ein zweites Ziel der Studie war es, die fNIRS-Ergebnisse mit Daten aus einer ähnlichen Studie zu vergleichen, die fMRI verwendet hatte, um die beiden Methoden zu vergleichen.

Sie fanden heraus, dass die Gehirnaktivität der Zuhörer nur mit den englischsprachigen Personen übereinstimmte, wenn das fNIRS die Oxygenierung und Desoxygenierung von Blutzellen im Gehirn der Testperson maß. Diese Ergebnisse korrelierten auch mit der vorherigen fMRI-Studie.

Diese neue Forschung unterstützt fNIRS als praktikables zukünftiges Instrument zur Untersuchung der Gehirn-zu-Gehirn-Kopplung während der sozialen Interaktion. Das System kann verwendet werden, um wichtige Informationen zur besseren Kommunikation in vielen verschiedenen Umgebungen bereitzustellen, einschließlich Klassenzimmern, Geschäftstreffen, politischen Versammlungen und Arztpraxen.

„Dies wäre mit fMRI nicht möglich. Es gibt zu viele Herausforderungen “, sagte Dr. Banu Onaral, Professor für H. H. Sun an der Fakultät für biomedizinische Technik, Wissenschaft und Gesundheitssysteme.

"Jetzt, da wir wissen, dass fNIRS ein praktikables Werkzeug ist, treten wir in eine aufregende Ära ein, in der wir so viel mehr darüber wissen können, wie das Gehirn funktioniert, wenn Menschen sich alltäglichen Aufgaben widmen."

Quelle: Drexel University / EurekAlert

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