Neural correlates of human-robot communication

Roboter treten zunehmend in Bereichen des sozialen Lebens (u.a. als „Pflegekräfte“ in Altenheimen, Spielgefährten oder in therapeutischen Settings) als Interaktions- und Kommunikationspartner in Erscheinung. Wie wir diese neuen „Entitäten“ wahrnehmen, was wir ihnen zuschreiben (z.B. Rationalität, Autonomie, Gefühle etc.), welche Rolle der Grad an Anthropomorphismus spielt und wie sich unser Verhalten in Bezug auf sie ändert, wird aktuell in zahlreichen Forschungsprojekten im Bereich „Human-Robot Interaction“ untersucht. In die neuralen Korrelate dieser neuartigen Kommunikationsmuster gibt es bislang nur wenige Einblicke. Mit dem vorliegenden Antrag werden zwei Teilziele verfolgt: (1) Es sollen dynamische, interaktive Paradigmen für die Mensch-Roboter Kommunikation etabliert werden, in denen die Versuchsteilnehmer bezüglich Perspektivübernahme-, Empathiefähigkeit und der Beteiligung von Spiegelneuronenprozessen im Hinblick auf nichtmenschliche Kommunikationspartner mittels funktioneller Kernspintomographie (fMRT) untersucht werden. (2) Es werden Menschen mit Autismus Spektrum-Störungen („autism spectrum disorders“, ASD) anhand der in (1) etablierten Paradigmen im Hinblick auf nichtmenschliche Kommunikationspartner untersucht (Menschen mit Autismus weisen z.T. eine besondere Affinität zu Robotern auf).

Das vorliegende Projekt hat zwei Teilziele verfolgt: Zum einen sollte eine dynamische Interaktion zwischen einem humanoiden Roboter und einem Menschen realisiert werden, zum anderen sollten Auffälligkeiten und Besonderheiten in der sozialen Interaktion bei Patienten mit ASD untersucht werden. Das gesamte Projekt basierte auf der Annahme, dass Empathie- und Perspektivübernahmeprozesse bei Patienten mit ASD verändert sind, was in der Interaktion mit humanoiden Robotern weniger zum Tragen kommen sollte. Dies sollte ebenfalls auf neuronaler Ebene sichtbar werden. Die Interaktion mit einem humanoiden Roboter erfolgte mit FloBi, einem sozialen Roboter der in der Lage ist verschiedene Basisemotionen darzustellen. Zwei Szenarien wurden dabei realisiert: Erstens, eine hochstrukturierte Experimentalumgebung, in der die Verarbeitung emotionaler Gesichtsausdrücke bei Robotern mittels Eyetracking untersucht wurde. Hier zeigte sich kein generelles Defizit bei Patienten mit ASD. Im Vergleich zu den gesunden Kontrollprobanden deuten mehrere Indikatoren eher daraufhin, dass die Verarbeitung menschlicher und robotischer emotionaler Gesichtsausdrücke bei Patienten mit ASD ähnlich verläuft. Zweitens wurde eine einfache Interaktionsumgebung geschaffen, in der auf die Wünsche resp. Blicke eines robotischen vs. menschlichen Interaktionspartners reagiert werden musste. In dieser weniger strukturierten Umgebung zeigte sich, dass menschliche Interaktionspartner von Patienten mit ASD weniger häufig fixiert werden, und dass dieser Unterschied beim humanoiden Roboter nivelliert ist. Die Ergebnisse haben Implikationen für therapeutische Anwendungen, bei der mit humanoiden Robotern soziale Interaktionen gelernt werden und die Möglichkeit besteht, dass die empathisch-emotionale Verarbeitung auf soziale Interaktionen im Alltag übertragen wird. Um die neuralen Grundlagen von Empathie- und Perspektivübernahmeprozesse bei ASD zu untersuchen, wurde ein etabliertes Paradigma zur Induktion von sozialer Schmerzempathie gemessen. In diesem Paradigma werden Betrachter mit komplexen sozialen Situationen konfrontiert, die eine andere Person zeigen, die sich in einer sozial-unangenehmen Situation befindet. Mit diesem Vorgehen werden simultan zwei Prozesse, empathisches Mitfühlen und kognitive Perspektivübernahme, angesprochen, die eng mit den Symptomen bei ASD assoziiert sind. Auf Verhaltensebene zeigten sich nur subtile Unterschiede, die allerdings von einer deutlich verminderten Aktivität in Hirnregionen, die mit sozialer Schmerzempathie assoziiert sind, begleitet sind. Während bei Kontrollen eine starke Korrespondenz von Verhalten und neuronaler Aktivität mit diesem Netzwerk bestehen, fehlt diese Assoziation bei Patienten mit ASD. Diese Befunde bestätigen klinische Beobachtungen bei Patienten mit ASD wonach diese sich im sozialen Kontext weniger auf ihre intuitiven Gefühle verlassen können. Für weitere Forschungsarbeiten ist es daher wichtig zu beachten, dass verbale Berichtsebenen über das eigene Gefühlserleben bei Patienten mit ASD nicht gleichzusetzen ist mit dem Empfinden und Erleben emotionaler Situationen bei gesunden Kontrollprobanden.