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Neuroprothesen

Neuroprothesen – mit der Kraft der Gedanken

Wissenschaftler arbeiten an Maschinen, die sich über das Gehirn steuern lassen. Für Gelähmte bedeutet das neue Hoffnung: Sie sollen eines Tages Roboter oder Rollstühle mühelos navigieren und Prothesen wie eigene Körperteile bewegen können.

Konzentration gefordert

Zentrum für Neurorobotales Bewegungstraining

Mit einem rund 14 Kilogramm schweren Roboteranzug läuft der querschnittsgelähmte Patient Dietmar Maring am Montag (10.09.2012) im Uniklinikum in Bochum auf einem Laufband. Kleinste elektrische Impulse aus dem Gehirn des Patienten werden über Hautkontakte zum Computer des Roboteranzuges geleitet, der nun einzelne Elektromotoren in Bewegung setzt.

Der Schweizer Marc-André Duc ist Tetraplegiker, beide Arme und Beine sind gelähmt. Auf dem Kopf trägt er eine Haube, gespickt mit Elektroden. Während Duc regungslos in seinem Krankenhauszimmer in Sion sitzt, steuert er einen tischhohen Roboter an den Gästen einer Pressekonferenz im 90 Kilometer entfernten Lausanne vorbei. Sehen kann er sie über die Webcam des Laptops, der auf dem Roboter platziert ist, der Bildschirm zeigt sein Gesicht. Wie er das mache, fragt ihn eine Journalistin, zu Gast bei der Konferenz.

„Wenn ich mich nach links bewegen will, erzeuge ich in meinem Kopf den Gedanken, die Finger meiner linken Hand anzuheben oder die linke Faust zu ballen. Und wenn ich nach rechts will, dann stelle ich mir vor, die Fingerspitzen der rechten Hand anzuheben", antwortet Duc. Die Frage, ob das anstrengend sei, bejaht er, man müsse sich enorm konzentrieren. Aber was passiert da im Kopf?

Wie nicht behinderte Menschen auch aktiviert Marc-André Duc eine bestimmte Hirnregion, wenn er eine Bewegung auslösen möchte. Doch bei ihm sind es nicht die Gliedmaßen, die diese Aktivität umsetzen, sondern die Elektroden an seiner Haube, die sie messen und an einen Computer übermitteln. Der wandelt alsdann die Hirnströme in Steuerungssignale um und lenkt den Roboter in die gewünschte Richtung. Dieselbe Technik kommt auch bei intelligenten Rollstühlen zum Einsatz.

 

Einfache Neuroprothesen in fünf Jahren

Entwickelt hat sie José del Millán mit seinem Team von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne. „Wir haben bereits eine ganze Bandbreite an Prototypen“, sagt er der Tagesschau des Schweizer Fernsehens. „Behinderte können nicht nur ihren Rollstuhl oder Roboter mit Gedanken steuern, sondern auch eine Arm- oder Handprothese bewegen." Produktionsreif sind die Prototypen allerdings noch nicht. Millán hofft, dass die Technik in fünf Jahren reif genug sein werde für einfache Prothesen. „Für kompliziertere Modelle brauchen wir noch ein paar Jahre mehr.“

Man müsse erst viel besser verstehen, wie man Elektroden baut, die mit dem peripheren Nervensystem oder dem Gehirn in Verbindung treten, erklärt dazu Milláns Kollege Olaf Blanke, ebenfalls von der Technischen Hochschule Lausanne. „Es handelt sich um Elektroden, die weich sind und sich dem Nervensystem anpassen. Wenn das Gehirn nicht mehr unterscheidet zwischen Körper und Prothese, wenn diese intuitiv benutzt werden kann, dann haben wir unsere Arbeit geschafft.“

Im besten Fall würde das bedeuten, dass Querschnittsgelähmte eines Tages gar keinen Rollstuhl mehr bräuchten, sondern sich in einem so genannten Exoskelett bewegen würden – einem Overall, der tut, was sein Träger denkt und ihm die Bewegungsfreiheit zurückgibt. Zukunftsmusik ist das nicht, denn schon jetzt suchen die Forscher nach Industriepartnern, die ihre Ideen auf den Markt bringen könnten.

von wissen.de-Autor Jens Ossa, November 2012
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