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03/03/2016 15:52 CET | Aktualisiert 03/03/2016 18:11 CET

Affen steuern Rollstuhl mit Gedanken: Hoffnung für Gelähmte?

dpa
Affen steuern Rollstuhl mit Gedanken

  • Aussicht auf neue Bewegungsmöglichkeit für schwerstgelähmte Menschen
  • Affen lernten Rollstuhl mit Gedankenkraft zu steuern
  • Implantation von Elektroden ins Gehirn nötig

Einen Rollstuhl allein mit Gedankenkraft steuern - im Affenversuch ist dies jetzt gelungen. Über den neuen Ansatz einer drahtlosen Gehirn-Computer-Schnittstelle, also der Brain-Machine-Interface (BMI) berichten US-Wissenschaftler in dem Wissensmagazin "Nature."

Sie sehen eine Option, komplett gelähmten Menschen künftig Bewegungsmöglichkeiten zu verschaffen. Unabhängige Experten erwarten bis dahin aber noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit.

Die Wissenschaftler um Miguel Nicolelis von der Duke University Medical School in Durham (North Carolina) hatten mehrere Elektrodenbündel in verschiedene Hirnbereiche zweier Rhesus-Affen implantiert. Diese Bereiche sind speziell für die Bewegung verantwortlich. Die gesunden, nicht gelähmten Tiere wurden dann für die Versuche in eine Box auf Rädern gesetzt.

Affen lernten ihren Rollstuhl selbst zu steuern

Zunächst wurde dieser Roboter-Rollstuhl ganz ohne das Zutun der Affen selbst zu einer Schale mit Trauben gefahren. Daraufhin wurden ihre Hirnaktivierungsmuster vom BMI übersetzt.

Mithilfe dieser Aktivierungsmuster lernten die Affen schon bald den Rollstuhl selbst zu steuern, um zu der Traubenschale zu gelangen. Von Mal zu Mal verbesserten sie dabei die Kontrolle über das Gefährt.

"Die Ergebnisse zeigen uns, dass im Hirn befindliche BMIs in Zukunft auch bei schwerstgelähmten Menschen die Mobilität des gesamten Körpers wieder herstellen könnten", folgern Nicolelis und Kollegen. Elektroden für BMIs wurden auch bei Menschen in bisherigen Ansätzen nicht nur extern als EEG auf der Kopfhaut verwendet, sondern auch schon ins Hirn implantiert.

Dabei wurden jedoch vor allem die neuronalen Impulse für Hand- und Fingerbewegungen "gelesen". Diese wurden dann auf die Bedienung eines Joysticks oder einer Armprothese übertragen.

Das Steuern eines Rollstuhls ist eine dem Hirn zuvor unbekannte Ganzkörperbewegung. Dass diese nun erstmals übersetzt wird, bewerten Experten als Fortschritt. "Neu daran ist, dass ein technisches Gerät bewegt wird, das zuvor keine Repräsentanz im Kortex hatte", sagt Gabriel Curo, Fachmann für Neurophysik an der Berliner Charité.

Weitere Studien sind erforderlich

Allerdings gebe es einige Einschränkungen: Es hat sich bei dem Versuch nicht um gelähmte Affen gehandelt. Daher sei nicht auszuschließen, dass auch sensorische Neuronenimpulse, etwa von minimalen Armbewegungen, beigetragen haben. Diesen Punkt wollen die US-Forscher in weiteren Studien überprüfen.

Alexander Gail, Experte für sensomotorische Neurowissenschaften an der Universität Göttingen, sieht vor allem einen Fortschritt durch die Funkübertragung, die Kabel überflüssig mache. Sie sei sowohl für invasive BMIs als auch für Neuroprothesen wichtig. "Richtig toll kommt dieser Vorteil allerdings erst dann zum Tragen, wenn die Technik so klein sein wird, dass sie komplett unter der Haut bleiben kann."

Allerdings ist offen, inwieweit Patienten dazu bereit sind, sich Elektronenbündel ins Hirn einsetzen zu lassen. "Das hängt ganz vom Patienten ab und seiner persönlichen Risiko-Nutzen-Abwägung", sagt Curo, dessen Team mit EEG-basierten, nicht invasiven BMIs arbeitet.

In der aktuellen Studie schreiben die Forscher, dass Umfragen zufolge etwa 70 Prozent der Betroffenen implantierte Elektroden zur Kontrolle von Geräten akzeptieren würden.

Mögliche Risiken der invasiven Technik seien Vernarbungen in der Hirnrinde, die epileptische Anfälle hervorrufen könnten, oder auch Infektionen, erklärt Curo. "Hier könnte aber die technische Entwicklung, etwa von besonders weichen, anpassungsfähigen und auch langfristig gewebeverträglichen Elektroden, in Zukunft weiterhelfen."

Bereits zehntausende Patienten haben sich für eine invasive Tiefenhirnstimulation entschieden. Diese ist vor allem für Parkinson-Kranke wirksam und funktioniert wie eine Art Hirnschrittmacher.

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