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26.05.2015

Reine Vorstellung steuert Prothese

Caltech-Forschern gelingt wichtiger Schritt in der Medizintechnik

(Bild: Lance Hayashida, Caltech)

An Neuroprothesen, die mittels Elektroden Impulse im motorischen Zentrum des Gehirns aufnehmen und damit etwa Roboterarme steuern, wird schon seit einiger Zeit geforscht. Die damit erzielte Bewegung war aber oft sehr ruckartig und grobschlächtig.

Forscher des Caltech in Kalifornien sind nun einen anderen Weg gegangen – quasi eine Abkürzung. Denn sie implantierten ihre Sensoren nicht in den Motorcortex, von dem aus das Gehirn die Muskeln steuert, sondern in den vorgelagerten Posterior Parietal Cortex (PPC). In diesem Bereich entsteht die Absicht zu einer Bewegung.

"Der PPC liegt weiter vorn in der Signalkette, daher entsprechen die dort generierten Signale mehr der Planung einer Bewegung als der Ausführung," erläutert Caltech-Professor Richard Andersen. Die Hoffnung war, dass dieses frühzeitige Abgreifen der Signale eine flüssigere Bewegung der angesteuerten Prothese zur Folge hat.

Kann Dank seiner Roboter-Prothese selbstständig trinken: Erik G. Sorto (Bild: Spencer Kellis and Christian Klaes / Caltech) 1

Die Kontrolle geht soweit, dass sich Sorto mit Hilfe der Prothese einen Smoothie mixen kann. (Bild: Spencer Kellis)

Mit Hilfe eines MRI-Scans konnten die Elektroden-Arrays präzise im Gehirn platziert werden. (Bild: Caltech)

Um ihren Ansatz zu testen, wurden dem vom Hals ab gelähmten Patienten Erik G. Sorto winzige, nur vier mal vier Millimeter große Arrays aus jeweils 96 Elektroden ins Gehirn implantiert., die über Schnittstellen in der Schädeldecke mit einem Computer verbunden sind. "Für uns war es eine große Überraschung, dass der Patient schon vom ersten Tag an den Roboterarm auf diese Weise bewegen konnte", so Andersen.

Besser noch: Sorto gelang es im Lauf der Zeit, den Roboterarm immer besser zu kontrollieren, indem er sich den Ablauf der gewünschten Bewegung vorstellte. "Wenn wir einen Arm bewegen, stellen wir und ja auch das Ziel vor, etwa ein Glas Wasser zu nehmen, und nicht die Abläufe in den einzelnen Muskeln", erläutert Andersen.

Auf diese Weise gelingt es Sorto inzwischen, Besuchern flüssig die (Roboter-)Hand zu geben, den Cursor auf einem Computer zu lenken, selbstständig zu trinken und sogar "Stein, Papier, Schere" zu spielen.

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