Einen Rollstuhl allein mit Gedankenkraft steuern – im Affenversuch ist dies jetzt gelungen. Über den neuen Ansatz einer drahtlosen Gehirn-Computer-Schnittstelle (Brain-Machine-Interface, BMI) berichten US-Wissenschaftler in den Scientific Reports. Sie sehen eine Option, komplett gelähmten Menschen künftig Bewegungsmöglichkeiten zu verschaffen. Unabhängige Experten erwarten bis dahin noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit.
Die Wissenschaftler um Miguel Nicolelis von der Duke University Medical School in Durham (North Carolina) hatten zwei Rhesus-Affen mehrere Elektrodenbündel in verschiedene, für Bewegung verantwortliche Hirnbereiche implantiert. Die gesunden, nicht gelähmten Tiere wurden dann für die Versuche in eine Box auf Rädern gesetzt. Zunächst wurde dieser Roboter-Rollstuhl ganz ohne ihr Zutun zu einer Schale mit Trauben gefahren. Bald lernten die Affen, den Rollstuhl mit Hilfe der via BMI übersetzten Hirnaktivierungsmuster selbst zu steuern, um zu der Traubenschale zu gelangen. Dabei verbesserten sie die Kontrolle über das Gefährt zunehmend.
“Die Ergebnisse zeigen uns, dass im Hirn befindliche BMIs in Zukunft auch bei schwerst gelähmten 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” und dann auf die Bedienung eines Joysticks oder einer Armprothese übertragen.
Dass nun erstmals eine dem Hirn zuvor unbekannte Ganzkörperbewegung – das Steuern eines Rollstuhls – übersetzt wird, bewerten Experten als Fortschritt. “Neu daran ist, dass ein technisches Gerät bewegt wird, das zuvor keine Repräsentanz im Kortex hatte”, sagt Prof. Gabriel Curo, Fachmann für Neurophysik an der Berliner Charité. Allerdings gebe es einige Einschränkungen: Da es sich nicht um gelähmte Affen gehandelt habe, sei nicht auszuschließen, dass auch sensorische Neuronenimpulse, etwa von minimalen Armbewegungen, beigetragen haben. Diesen Punkt wollen die US-Forscher in weiteren Studien überprüfen.
Prof. 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.”
Inwieweit gelähmte Patienten bereit sind, sich Elektrodenarrays ins Hirn einsetzen zu lassen, ist offen. “Das hängt ganz vom Patienten ab und seiner persönlichen Risiko-Nutzen-Abwägung”, so 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.” Für die ebenfalls invasive Tiefenhirnstimulation, eine Art Hirnschrittmacher vor allem für Parkinson-Kranke, haben sich weltweit bereits Zehntausende Patienten entschieden.
Text: dpa /fw
Foto: Duke University Medical School/dpa