Gelähmter steuert Hand mit Chip im Hirn

Der Chip im Gehirn des Mannes setzt Muster von Hirnaktivitäten in Handbewegungen um. So kann er über Hirnsignale eine Manschette steuern, die bestimmte Muskeln in seinem Unterarm elektrisch stimulieren. Die Forscher vom Battelle Memorial Institute und von der Ohio State University (beide in Columbus) präsentieren ihre Entwicklung im Fachjournal «Nature».

Dem damals 24 Jahre alten, querschnittsgelähmten Ian Burkhart aus Dublin (US-Staat Ohio) wurde 2014 ein erbsengrosser Computerchip in jenes Hirnareal eingesetzt, das Bewegungen steuert. Wenn er sich eine Bewegung vorstellt, etwa «die Hand öffnen», dann erzeugt sein Hirn ein charakteristisches Muster dieser Aktivität. Die Forscher entwickelten eine lernfähige Software, die solche Muster entschlüsseln kann.

Vom Gedanken zur Bewegung

Das Computerprogramm übersetzt den Gedanken in Echtzeit in Impulse für die Unterarmmanschette, die gezielt Muskelpartien elektrisch stimuliert. Daraufhin führt die Hand die vorgestellte Bewegung aus. Burkhart ist es - mit viel Training - inzwischen gelungen, aus einer Karaffe einzuschenken, eine Kreditkarte zu handhaben und sogar ein Gitarren-Videospiel zu spielen.

Eine breite Anwendung der Technik erscheint jedoch noch in weiter Ferne. Burkhart war der erste eigens ausgewählte Querschnittsgelähmte.




Die Forscher haben nun einen zweiten Teilnehmer ausgesucht, der im Sommer in die Studie zu dieser Technik aufgenommen werden soll.

Hirnsignale entziffern

«In den vergangenen zehn Jahren haben wir gelernt, die Hirnsignale von vollständig gelähmten Patienten zu entziffern», sagt Chad Bouton laut einer Pressemitteilung der Forschungsinstitute. Bouton leitete das Battelle-Team und arbeitet heute am Feinstein Institute for Medical Research in New York, USA. «Nun werden diese Gedanken zum ersten Mal in Bewegung verwandelt.»

Er habe immer Hoffnung gehabt, sagt Burkhart, der seit einem Unfall vom Hals abwärts gelähmt ist. «Aber nun weiss ich aus erster Hand, dass es Fortschritte in Wissenschaft und Technik gibt, die mein Leben besser machen werden.»

Noch sind die einzelnen Teile des Systems per Kabel miteinander verbunden. Doch der beteiligte Neurochirurg Ali Rezai von der Ohio State University denkt schon weiter: «Wir hoffen, dass sich diese Technologie zu einem drahtlosen System entwickeln wird, das Hirnsignale und Gedanken mit der Aussenwelt verbindet.»

Medizinische Fortschritte

Immer wieder berichtet die Medizinforschung über Fortschritte bei der Behandlung von Lähmungen. So schilderte 2012 ein Team um Susan Mackinnon von der Washington University in St. Louis, Missouri, den Fall eines gelähmten Mannes, der nach einer Operation wieder leicht greifen konnte. Die Ärzte hatten Nerven des Patienten neu miteinander verschaltet, so dass ein Nerv, der eigentlich Signale für den Oberarm gab, Befehle für die Finger lieferte.

Bereits ein Jahr zuvor hatte eine Forschungsgruppe um Susan Harkema von der Universität Louisville im US-Staat Kentucky einem Gelähmten mit Hilfe elektrischer Muskelstimulation auf die Beine geholfen: Der Patient konnte immerhin einige Minuten selbstständig auf seinen Füssen stehen. Allerdings war seine Lähmung nicht vollständig, weil er im gelähmten Bereich noch etwas fühlte.