Neue Hoffnung für Betroffene 14.03.2024, 11:13 Uhr

Klebepflaster und KI sollen Menschen mit Stimmstörungen helfen

Hoffnungsschimmer für Menschen mit Stimmstörungen? Forschende haben ein Klebepflaster entwickelt, das mit Hilfe von künstlicher Intelligenz Kehlkopfbewegungen in gesprochene Sprache umwandelt.

sprechen

Ein Forschungsteam aus den USA hat ein Klebepflaster entwickelt, das dazu beitragen könnte, dass Menschen mit Problemen beim Sprechen sich mit Hilfe von KI wieder verständigen können.

Foto: PantherMedia / olly18

Ein Klebepflaster, entwickelt von einem Team der University of California in Los Angeles, könnte Betroffenen die Chance bieten, ihre Kommunikationsfähigkeiten wiederzuerlangen. Das kleine, aber leistungsstarke Gerät nutzt künstliche Intelligenz (KI), um die Bewegungen der Halsmuskeln in gesprochene Worte umzuwandeln. Noch handelt es sich um einen nicht vollständig ausgereiften Prototyp, doch es besteht Hoffnung, dass künftige Versionen des Pflasters Menschen mit Stimmstörungen helfen können.

Stimmstörungen gar nicht so selten

Fast jeder Dritte wird im Laufe seines Lebens mit einer Stimmstörung konfrontiert, wie der Bundesverband für Logopädie berichtet. Besonders betroffen sind Sprechberufler wie Lehrer*innen oder Erzieher*innen, da ihre Stimme im Berufsalltag stark beansprucht wird und Erholungsphasen oft fehlen.

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Die Ursachen einer Stimmstörung sind vielfältig und lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen:

  1. Organische Dysphonien:
  • Organische Veränderungen an Schleimhäuten, Muskeln, Nerven oder Knorpel im Kehlkopf können die Stimme beeinträchtigen.
  • Häufige Auslöser sind Entzündungen, Tumore, Operationen oder der regelmäßige Konsum von Schadstoffen wie Nikotin und Alkohol.
  1. Funktionelle Dysphonien:
  • Keine direkt sichtbaren organischen Ursachen sind bei funktionellen Dysphonien zu finden.
  • Störungen der Kehlkopffunktion, die durch verschiedene Faktoren begünstigt werden, führen zu Stimmproblemen.
  • Mögliche Auslöser:
    • Körperliche Faktoren: chronische Haltungsfehler, Verspannungen, Muskelabbau, Atemprobleme
    • Psychische Faktoren: anhaltende seelische Belastung

Neue Hoffnung für Betroffene:

In Zukunft könnten Klebepflaster und KI Menschen mit Stimmstörungen helfen, ihre Kommunikationsfähigkeit wiederherzustellen, wie eingangs bereits geschrieben. Die bisherigen Behandlungsmethoden sind oft unbequem oder invasiv, was das neue Pflaster zu einer vielversprechenden Alternative macht. Schauen wir uns die Erfindung einmal etwas genauer an.

Klebepflaster

Das Klebepflaster wandelt Kehlkopfbewegungen in elektrische Signale um, eine KI übersetzt die Signale in verständliche Sprache.

Foto: Jun Chen/University of California, LA

So funktioniert das Pflaster

Das Pflaster ist äußerst flexibel und wird direkt auf die Haut über dem Kehlkopf geklebt. Es ist wasserfest, wiegt sieben Gramm und ist etwa so groß wie eine größere Münze. Laut Forschungsteam soll es angenehm zu tragen sein. Das Pflaster registriert die Muskelbewegungen des Nutzers und wandelt sie mithilfe modernster Technologie in elektrische Signale um. Ein maschineller Lernalgorithmus analysiert die Signale und übersetzt sie in Echtzeit in verständliche Sprache.

Die generierten Sätze werden anschließend über einen externen Lautsprecher wiedergegeben, sodass die Person trotz Stimmstörung kommunizieren kann. Obwohl das System große Hoffnung für Menschen mit Stimmstörungen bietet, befindet es sich noch in der Entwicklung. Aktuell ist es nur möglich, voraufgezeichnete Sätze wiederzugeben. Die freie und spontane Sprachgenerierung ist daher noch nicht möglich.

Genauigkeit von 95 Prozent

Um das Gerät zu testen, wurden acht Freiwillige ohne Stimmstörungen gebeten, fünf Sätze sowohl zu sprechen als auch zu flüstern, darunter „Frohe Weihnachten“, „Ich liebe dich“ oder „Ich vertraue dir nicht“. Sie lesen die Sätze im Stehen, Gehen und Laufen vor, um zu zeigen, dass das Pflaster während der Bewegung funktioniert. Laut der Studie sagte das Gerät in etwa 95 Prozent der Fälle genau voraus, was die Freiwilligen sagten.

Einige Wörter, die die Halsmuskeln auf ähnliche Weise bewegen – wie das Wort „make“ und der Name „Mark“ – könnten für das Pflaster schwer zu unterscheiden sein, sagte der leitende Studienautor Ziyuan Che von der University of California in Los Angeles gegenüber AFP. „Aber diese beiden Wörter erscheinen normalerweise in einem langen Satz wie ‚Ich mache Abendessen‘ oder ‚Wie geht es dir, Mark?‘“, fügte Che hinzu. Dadurch kann das Gerät, das nicht nur Wörter, sondern auch komplette Sätze übersetzt, den Kontext erfassen.

Che warnte davor, dass der Prototyp noch Jahre davon entfernt sei, möglicherweise für Patienten verfügbar zu sein. Und alle Sätze, die das Gerät derzeit abspielen kann, müssen vorab aufgezeichnet werden, was „die Einsatzmöglichkeiten unseres Geräts einschränken würde“, räumte Che ein. Er glaubt jedoch, dass fortschrittlichere Algorithmen es dem Pflaster ermöglichen können, Bewegungen der Kehlkopfmuskulatur zu übersetzen, „ohne dass die Sprachsignale vorher aufgezeichnet werden müssen“.

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

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