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Gläserner Kopf

Die Prothese mit Phantomgefühlen füllen

Der schwedische Neurowissenschaftler Henrik Ehrsson arbeitet an einer Reihe verblüffender Experimente: U.a. hat er Menschen schon in die Perspektive von Barbiepuppen versetzt und außerkörperliche Erfahrungen machen lassen. Grundlage sind optische Tricks, die unser Gehirn zu irrigen Wahrnehmungen verleiten.

Technologiegespräche Alpbach 26.08.2011

Diese Fehlwahrnehmungen haben ein großes Potenzial für Anwendungen: Wenn es etwa gelingt, die Phantomgefühle von Amputierten direkt in Prothesen zu integrieren, könnte eine ganz neue Art medizinischer Instrumente hergestellt werden.

Henrik Ehrsson vom Karolinska Institut in Stockholm zeigte sich im science.ORF.at-Interview bei den Technologiegesprächen in Alpbach diesbezüglich optimistisch.

Der Neurowissenschaftler Henrik Ehrsson in Alpbach

ORF/Johannes Cizek

Henrik Ehrsson bei seinem Vortrag in Alpbach

science.ORF.at: Sind Sie sicher, dass Ihre Arme und Beine zu Ihnen gehören?

Henrik Ehrsson: Schon, aber dabei handelt es sich nur scheinbar um eine einfache Tatsache der Natur. Zumeist hat unser Gehirn zwar keine Schwierigkeiten, die Gliedmaßen so schnell und genau wie möglich zu identifizieren und zu lokalisieren. Manchmal aber irrt es sich, und dann glaubt man im Körper eines anderen zu stecken oder verwechselt eine Gummihand mit der eigenen. Amputierte spüren einen Phantomschmerz von etwas, was gar nicht mehr da ist. Das Gehirn kann unserem Bewusstsein also schöne Streiche spielen.

Dass das Gehirn viel Arbeit verrichten muss, um die Welt so zu repräsentieren, wie wir das gewohnt sind, ist relativ lange bekannt - wenn man etwa an das Phänomen von Umkehrbrillen denkt. Stehen Ihre Forschungen auch in dieser Tradition bzw. was daran ist neu?

Dass man sich Täuschungen genauer ansieht, um die normale Wahrnehmung zu studieren, ist in der Tat sehr alt. Schon die alten Griechen haben solche Illusionen verwendet und etwa Tempel extra schief gebaut, damit sie uns gerade erscheinen. Im Zentrum standen dabei aber optische Täuschungen, heute entsprechend die Erforschung der visuellen Gehirnareale. Relativ wenig geforscht wird zu Fragen der Körperwahrnehmung. Die Leute glauben, dass der Körper etwas Spezielles ist, weil er einfach immer "da ist". Wenn wir etwas sehen, ist das hingegen anders. Dabei sind wir nicht immer sicher, ob das immer "da ist". Unsere Laborversuche zeigen aber, dass sich die Körperwahrnehmung genauso täuschen lässt wie die visuelle.

Technologiegespräche in Alpbach

Von 25. bis 27. August finden im Rahmen des Europäischen Forums Alpbach die Technologiegespräche statt, organisiert vom Austrian Institute of Technology (AIT) und der Ö1-Wissenschaftsredaktion. Das Thema heuer lautet "Technologie als Chance - Verantwortung für die Zukunft". Dazu diskutieren Minister, Nobelpreisträger und internationale Experten u.a.

Ö1 Hinweise:

Eine Reihe von Sendungen begleitet das Europäische Forum Alpbach 2011 in Ö1. Die Technologiegespräche stehen im Mittelpunkt von Beiträgen in den Journalen, in Wissen aktuell, in den Dimensionen und bei der Kinderuni.

In einem Experiment haben sie Probanden dazu gebracht, dass sie sich an einem anderen Platz glauben als in ihrem eigenen Körper. Wie hat diese außerkörperliche Erfahrung funktioniert?

Dazu braucht es zwei Komponenten. Zum ersten eine Videobrille, die mit zwei Kameras verbunden ist. Das eine Kamerabild wurde auf das linke Auge der Probanden, das andere auf ihr rechtes Auge projiziert. Die Kameras waren auf den Rücken der Versuchspersonen gerichtet, sodass sie sich durch die Brille von hinten sahen. Zum zweiten haben wir die Probanden optisch getäuscht. Wir haben sie gleichzeitig auf ihrer realen Brust berührt und auf einer Stelle in der Luft unterhalb des per Kamera gezeigten virtuellen Körpers. Das Gehirn verbindet diese beiden Eindrücke, die Probanden spüren die Berührung der Luft. Schon nach wenigen Minuten berichten sie, dass sie glauben, hinter ihrem physischen Körper zu sitzen und sich zu beobachten.

Nach Veröffentlichung dieser Studie vor einigen Jahren haben sie gesagt: "Unser Selbst befindet sich dort, wo unsere Augen sind." Ist das nicht ein wenig optozentrisch? Warum ist unser Selbst nicht dort, wo unsere Ohren sind bzw. unser Geist?

Zu den Ohren: Das stimmt natürlich. Wir glauben nicht, dass das Sehvermögen wichtiger ist als die anderen Sinne. Das Gehirn verarbeitet die ganze Zeit die Informationen aller Quellen, von der Haut über die Muskeln, dem Gleichgewichtsorgan bis zu den Ohren. Die Augen liefern nur besonders viele Informationen auf einmal. Wichtiger als das Sehvermögen ist die Erste-Person-Perspektive, die man einnimmt, selbst wenn man die Augen schließt.

Sind auch Experimente vorstellbar, wo Sie mit dem Gehör arbeiten und das Gehirn täuschen?

Ja, wir überlegen, wie derartige außerkörperliche Erfahrungen auch bei blinden Probanden hergestellt werden können. Da müssten wir wohl mit akustischen Signalen arbeiten, mit den Geräuschen, die Körper in Bewegung machen. Das ist schwieriger als mit optischen Signalen, aber im Prinzip machbar.

Zurück zum Geist: Ist das lediglich die Summe aller Signale, die von außen einprasseln und vom Gehirn verarbeitet werden?

Aus meiner Sicht ja. Der Geist wird üblicherweise in der Psychologie studiert, das Gehirn in den Neurowissenschaften. Aber ich denke, das ist das gleiche System, betrachtet aus verschiedenen Perspektiven.

In Alpbach haben Sie an einem Panel teilgenommen, der "Future Technologies" heißt. Das verweist schon darauf, dass man sich von Ihrer Forschung konkrete Anwendungen erhofft. Wo könnten die liegen?

Bei Grundlagenforschung sind Prognosen immer schwierig, manche Durchbrüche werden erst in zehn oder 20 Jahren erfolgen. Aber schon jetzt arbeiten wir an zwei konkreten Anwendungsbereichen. Das eine betrifft neuartige Prothesen für Amputierte, die sich echter anfühlen sollen als herkömmliche. Der Ansatz ist der gleiche wie bei den Körperexperimenten: Die Amputierten sollen die Illusion bekommen, dass ihre Prothese tatsächlich da ist und sie damit fühlen und Dinge berühren können. Wir platzieren dazu Sensoren an die Finger der Prothese. Jedes Mal, wenn die Prothese etwas berührt, registrieren dies die Sensoren und senden Signale an Taststimulatoren des Gliedmaßenstummels. Bei jeder Berührung wird er stimuliert. Das Gehirn glaubt aber, dass dieser Eindruck von der Prothese herrührt. Es verschmilzt die Beobachtung und das Gefühl zu einer einzigen Wahrnehmung.

Der Gehirntrick funktioniert?

Ziemlich gut sogar. Wir haben das bereits publiziert und arbeiten nun mit Ingenieuren an Prothesen, die auch längerfristig funktionieren. 99 Prozent aller Amputierten spüren ihre Gliedmaßen auf die eine oder andere Weise, wir versuchen diese Phantomgefühle in der Prothese mit Leben zu erfüllen. In den Stümpfen liegen quasi Landkarten des abgetrennten Körperteils, so gibt es etwa bestimmte Stellen für einzelne Finger oder Zehen. Wenn man weiß, wo sie liegen, kann man sie für die Stimulatoren nutzen und die Prothese entsprechend ausrichten.

Was ist der zweite Anwendungsbereich?

Die Telerobotik. Denken Sie an die Reparaturarbeiten nach dem Ölunfall im Golf von Mexiko im vergangenen Jahr, da wurde das Leck mit entsprechenden Robotern per Fernlenkung gestopft. Diese Roboter funktionieren wie bei einem Computerspiel, man führt Handlungen durch Joysticks aus. Auch wenn man damit sehr gut arbeiten kann, muss man doch immer die Funktionsweise dieses Werkzeugs erlernen. Wir denken, dass diese Art von Technik viel zu wenig berücksichtigt, wie die Wahrnehmung des Menschen funktioniert, und glauben, dass man durch die erwähnten Gehirntricks die Illusion erzeugen kann, selbst der Roboter zu sein. Das würde die Arbeit von Telerobotern oder auch von Telechirurgen wesentlich intuitiver und normaler machen.

Sie wollen quasi die Maschine vermenschlichen?

Ja, bzw. den menschlichen Geist effizienter an die Maschine koppeln als heute.

Bis wann werden die Systeme in größerem Stil funktionieren?

Ein Prototyp für die Prothesen wird in drei, vier Jahren fertig sein. Mit der praktischen Arbeit zur Telerobotik haben wir erst begonnen.

Lukas Wieselberg, science.ORF.at

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