Standort: science.ORF.at / Meldung: "Affen steuern Rollstuhl mit Gedanken"

Rhesusaffe

Affen steuern Rollstuhl mit Gedanken

Neue Hoffnung für Gelähmte: Forscher haben eine Schnittstelle entwickelt, mit der Affen einen Rollstuhl nur mit der Kraft ihrer Gedanken steuern können. Dank eingepflanzten Elektroden funktioniert das sogar drahtlos.

Fortbewegung 03.03.2016

Weltweit arbeiten Forscher an sogenannten Brain-Computer-Interfaces, also an Schnittstellen zwischen Computern und Gehirn. Gelähmte sollen sich so zumindest teilweise wieder bewegen können. Auch Prothesen können damit wie körpereigenen Teile benutzt werden.

Dafür misst man die Gehirnaktivität entweder mittels Elektroenzephalogramm oder direkt über implantierte Elektroden. Ein Computer wandelt die Signale aus dem Gehirn in Bewegungen um. Noch ist die Technologie nicht in der Alltagspraxis gelandet, aber die experimentellen Erfolge häufen sich.

Passives Training

Die Studie in "Scientific Reports":

"Wireless Cortical Brain-Machine-Interface for Whole-Body Navigation in Primates" von S. Rajangam et al., erschienen am 3. März 2016.

Vieles, was später für den Menschen gedacht ist, wird vorerst noch mit Affen getestet, so auch in der aktuellen Arbeit der Forscher um Miguel Nicolelis vom Duke Center für Neuroengineering. Seit 2012 - als das Experiment startete - pflanzten die Forscher zwei Rhesusaffen nach und nach hunderte Mikroelektroden in ihre Gehirne, und zwar in Regionen, die für Körperbewegungen zuständig sind. Am Ende konnte man damit die Aktivität von etwa 300 Neuronen pro Gehirn auslesen.

Affe in einem Rollstuhl

Shawn Rocco/ Duke Health

Einer der Versuchsaffen im Rollstuhl vor der Futterschüssel

Zuerst wurden die Tiere passiv bewegt. D.h. man setzte sie in einen Rollstuhl, der ferngesteuert zu einer mit Trauben gefüllten Schüssel fuhr. Das Gefährt ähnelte einem geschlossenen Behälter, nur der Oberkörper der Tiere ragte raus. Die Affen konnten so nicht abspringen oder rausklettern, sondern nur zusehen, was mit ihnen passiert.

Das klingt zwar gemein, brachte den Tieren am Ende aber eine Belohnung in Form der Trauben. Während des passiven Trainings zeichneten die Forscher die Nervenaktivitäten mit Hilfe der Elektroden auf. Dann schrieben sie ein Programm, das diese Bewegungsmuster im Gehirn in Steuerungsbefehle umwandelt.

Plastisches Gehirn

Nun mussten die beiden Tiere versuchen, den Rollstuhl ohne fremde Hilfe - nur mit ihren Gedanken - zu bewegen. Es gelang ihnen tatsächlich, in Richtung der Trauben zu steuern. Zudem wurden die Tiere bei jedem Versuch besser und schneller. Nach mehreren Durchläufen entdeckten die Forscher ein neues Nervensignal, das etwas mit dem Abstand zu den Trauben zu tun haben dürfte.

Signale aus dem Gehirn eines Rhesusaffen auf einem Bildschirm

Shawn Rocco/ Duke Health

Die Signal aus den Gehirn eines Versuchstiers auf einem Bildschirm

Zu Beginn war es nicht messbar, erst während die Affen bei der Aufgabe immer professioneller wurden, tauchte es auf. "Das zeigt, wie enorm flexibel das Gehirn ist, wenn es sich ein neues Gerät - in diesem Fall einen Rollstuhl - aneignet. Es erfasst sogar das räumliche Verhältnis zwischen dem Ding und seiner Umgebung", so Nicholelis in einer Aussendung.

Das gibt laut den Autoren auch neue Hoffnung für die Rehabilitation von Gelähmten: Mit genug Training könnte das Gehirn so vielleicht auch ganz neue Formen der Bewegung erlernen.

Eva Obermüller, science.ORF.at

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