Standort: science.ORF.at / Meldung: "Gedankensteuerung funktioniert immer besser"

Armprothese, die eine Flasche hält und per Gedankenkraft gesteuert wird

Gedankensteuerung funktioniert immer besser

Eine gelähmte Frau kann mit Hilfe eines Gehirn-Chips und einem Roboterarm Kaffee aus einem Becher trinken. Was banal klingt, ist für Wissenschaftler - und vor allem für die Frau selbst - eine kleine Sensation: Denn sie ist seit 15 Jahren vom Hals abwärts gelähmt. Den Arm steuert sie über ein Gehirnimplantat mit der Kraft ihrer Gedanken.

Mensch-Maschine-Interaktion 16.05.2012

Von diesem und einen weiteren Versuch mit einem 66-jährigen Mann berichtet ein Forscherteam aus Deutschland und den USA im Fachblatt "Nature". Das Kaffeetrinken sei die bisher komplexeste Funktion, die je jemand über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgeführt habe, schreiben die Wissenschaftler. Eine praktische Anwendung der Technik sei trotz der Erfolge jedoch noch Jahre entfernt, betont Hauptautor Leigh Hochberg von der Brown University in Providence.

Nervensignale stark genug

die Gehirn-Maschine-Verbindung im Vergleich zu einer Münze

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So klein ist die Schnittstelle zwischen Gehinr und Roboterarm.

Die zum Zeitpunkt der Untersuchung 58-jährige Frau hatte bereits 2005 ein Hirnimplantat erhalten. Es funktioniert wie ein Sensor, der über winzige Elektroden die Nervensignale aus dem Gehirn an einen Computer leitet. Dieser ist mit einem Roboter-Arm verbunden und wandelt die Nervensignale in Bewegungen um. Der Arm stammt vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen.

Es sei bemerkenswert, dass die Nervensignale auch 15 Jahre nach dem Auftreten der Lähmung ausreichten, um ein externes Hilfsgerät wie den Arm zu steuern, schreiben die Forscher um Hochberg. Zudem sei ermutigend, dass das Implantat noch funktioniere, obwohl es bereits fünf Jahre vor den aktuellen Versuchen eingesetzt worden sei. Eine langfristige Funktionsfähigkeit sei eine zentrale Voraussetzung, um Hirnimplantate bei Gelähmten möglicherweise routinemäßig einzusetzen.

Gelähmter kann wieder greifen

Auch auf chirurgischer Ebene gibt es Fortschritte für Gelähmte: US-Medizinern ist es erstmals gelungen, einem nach einem Unfall querschnittgelähmten Mann die Benutzung seiner Hände wieder zu ermöglichen. ´

In einer bahnbrechenden Operation verbanden die Chirurgen einen nicht mehr funktionierenden Nerv, der die Bewegung von Daumen und Zeigefinger steuert, mit einem noch funktionierenden Nerv am Oberarm des Patienten, der normalerweise das Beugen des Ellbogens ermöglicht

Nach monatelanger intensiver Physiotherapie kann der 71-Jährige nun wieder allein essen und mit Unterstützung schreiben, berichteten die Autoren in der neuen Ausgabe des "Journal of Neurosurgery".

Video: Patientin absolviert Greifübungen

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Kraft der Vorstellung

In ihrem Bericht stellen die Forscher einen weiteren durch Hirnschlag gelähmten Patienten vor. Der 66-Jährige bekam fünf Monate vor Beginn der Tests das Hirnimplantat. Beide Probanden hatten in ersten Experimenten zunächst trainiert, über das Implantat kraft ihrer Gedanken einen Computer-Cursor zu steuern. Um den Roboterarm zu bewegen, stellten sich die Patienten dann einfach vor, sie würden die Bewegungen mit ihrem eigenen Arm ausführen. Besonders anstrengend sei das nicht, berichteten die beiden nach den Versuchen.

In den ersten Tests übten sie zunächst auch mit einem anderen Roboter-Arm, der als Prothese für Armamputierte entwickelt worden war, nach kleinen Schaumstoffbällen zu greifen. Einem Probanden gelang dies in 62 Prozent aller Versuchen, dem anderen in 46 Prozent. Danach lernte die Patientin, mit dem DLR-Roboterarm nach einem Becher Kaffee zu greifen. Nach einer kurzen Eingewöhnungszeit gelang ihr das in vier von sechs Versuchen.

Gelähmte Frau trinkt mittels Roboterarm aus einem Trinkbecher

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Die gelähmte Frau führt den Trinkbecher mittels Gedankensteuerung zum Mund.

Als sie das erste Mal nach 15 Jahren den Strohhalm berührte, habe die Frau gelächelt. "Das war für alle Beteiligten ein großer emotionaler Moment", sagte DLR-Projektleiter Patrick van der Smagt. Weitere Entwicklungen erlaubten Gelähmten möglicherweise einmal viel geschicktere Bewegungen, hoffen die Forscher. Derzeit sei das einfache Greifen für solche Menschen enorm befreiend, da sie ihnen die Fähigkeit wiedergäben, selbstständig zu essen und zu trinken.

Fernziel Muskelsteuerung

Ö1-Sendungshinweis

Über diese Studie berichtet auch Wissen aktuell, Freitag, 18.5., 13:55 Uhr

Das Implantat - und damit der Patient - werde noch über Kabel mit dem System verbunden, erläuterte Hochberg. Wünschenswert sei eine kabellose Signalübertragung. Außerdem sei es noch nötig, das System vor dem Einsatz etwa eine halbe Stunde lang zu kalibrieren. Zudem müssten Präzision und Geschwindigkeit verbessert werden.

Ein Fernziel sei es, das Gehirn nicht mit einem Roboter-Arm zu verbinden, sondern direkt die gelähmten Muskeln anzusteuern und diese etwa über ein entsprechendes Gerät elektrisch zu stimulieren. In Affen seien solche Versuche erfolgversprechend verlaufen.

Die Entwicklung des genutzten Braingate-Systems wurde von den US-Gesundheitsbehörden NIH gefördert. Für eine solche Technik seien Jahrzehnte an Forschung nötig gewesen, betonte NIH-Abteilungsleiter Story Landis.

science.ORF.at/dpa

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