Es ist eine Versuch, der Hoffnung macht: Eine kleine Elektrode direkt im Gehirn nimmt das Kommando auf und leitet es an den Roboter weiter. Auf diese Weise konnten zwei Querschnittsgelähmte Gegenstände greifen oder sogar einen Becher packen und trinken.
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© DPA/ Nature/ John DonoghueCathy Hutchinson manvöriert den Roboterarm, um einen Schluck Kaffee zu trinken: Im Wissenschaftsmagazin Nature berichten Forscher von zwei querschnittsgelähmten Patienten, die über ins Hirn implantierte Elektroden einen Cursor und einen Roboterarm steuern können.
Cathy Hutchinson streckt den Arm aus, greift nach einem Becher, führt ihn zum Mund und trinkt durch einen Strohhalm einen Schluck Kaffee. Was banal klingt, ist für viele Wissenschaftler und die Frau selbst eine Sensation: Denn sie ist seit 15 Jahren vom Hals abwärts gelähmt. Für die Bewegung nutzt die 58-Jährige einen Roboterarm, den sie über eine in ihr Gehirn eingesetztes Elektrode kontrolliert, "BrainGate" genannt. Von diesem und einem weiteren Versuch mit einem 66-jährigen Mann berichtet ein Forscherteam aus Deutschland und den USA nun im Wissenschaftsmagazin Nature.

"Damit sind wir unserem Ziel einen entscheidenden Schritt näher gekommen, eine Technologie zu schaffen, die gelähmten Menschen ihre Bewegungsfähigkeit und Unabhängigkeit zurückbringt", sagt John Donoghue von der Brown University, der das Projekt zusammen mit Patrick van der Smagt vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) leitete. Am DLR wurde der im Kaffee-Experiment eingesetzte Roboterarm entwickelt.

Im Rahmen der Studie lernte ein zweiter Patient, ebenfalls seit mehreren Jahren an Armen und Beinen gelähmt, einen Roboterarm zu kontrollieren. Er beherrschte den Arm anschließend so gut, dass er mit ihm Schaumstoffbälle gezielt greifen und aufheben konnte. Auch ihm war zuvor ein vier mal vier Millimeter großes Plättchen mit rund hundert Mikroelektroden in den Bereich des Gehirns implantiert worden, der die Bewegungen der Arme steuert.

Einmal pro Woche trainierten die Patienten, die Bewegungen eines Cursors auf einem Computermonitor über ihre Gedanken zu steuern. Eine spezielle Software lernte dabei, die Muster der elektrischen Nervensignale in die jeweils gedachten Bewegungen zu übersetzen. Nach dem gleichen Prinzip lernten die beiden Gelähmten später, den Roboterarm zu steuern.

Erst einen Cursor gesteuert, dann den Roboterarm

Das Implantat - und damit der Patient - werde noch über Kabel mit dem System verbunden, erläutert der Erstautor der Studie, Leigh Hochberg. Wünschenswert sei eine kabellose Signalübertragung. Zusätzlich muss ein Techniker vor jeder Sitzung mit dem Roboterarm diesen in einem rund eine halbe Stunde dauernden Prozess einstellen. Von einem Routine-Einsatz ist die Methode also weit entfernt.
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© dapd/ DLRAm Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt: Die Studie ist eine Zusammenarbeit von US-amerikanischen und deutschen Forschern. Die Robo-Technik kommt vom DLR.
Die Forscher sehen die Versuche als einen ersten wichtigen Schritt hin zu robotischen Hilfsmitteln. Die Studie zeige, dass die Elektroden bei der Patientin auch fünf Jahre nach deren Implantation ins Gehirn noch zuverlässig funktionierten. "Das belegt, dass es grundsätzlich möglich ist, solche langfristigen Schnittstellen in der Großhirnrinde zu schaffen", schreiben die Wissenschaftler in Nature.

Jetzt müsse man versuchen, diese Verbindung von Mensch und Maschine weiter zu optimieren. "Aber selbst die einfachen Greifbewegungen, die wir jetzt demonstriert haben, können für Gelähmte schon eine neue Freiheit bedeuten und ihnen die Fähigkeit verleihen, wieder selbst zu essen und zu trinken", schreiben die Wissenschaftler.

In einem Begleitartikel in Nature betont Andrew Jackson von der Newcastle University (Großbritannien), dass die nun erzielten Erfolge auf jahrelanger Forschung an Affen fußen. Die sei in einer Zeit, in der Experimente mit nicht-menschlichen Primaten immer stärker umstritten sind, wichtig zu erwähnen.

wbr/dapd/dpa