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Neuroprothesen

Bewegender Geist

Dass Gelähmte eines Tages ihre künstlichen Gliedmaßen bloß mit der Kraft ihrer Gedanken steuern, ist keine Sciencefiction mehr. Schon in wenigen Jahren könnte eine Ganzkörperprothese die verlorene Beweglichkeit wiederherstellen.
Gehirnwellen können Mauszeiger, Roboterarme und demnächst sogar einen Ganzkörperanzug steuern. Mit einem solchen Exoskelett werden Querschnittsgelähmte und andere Patienten mit Bewegungsbeeinträchtigungen wieder gehen können. Die Bewegungen der Körperprothese werden durch von der Hirnrinde abgeleitete Signale ausgelöst, die ein Computer in digitale Maschinenbefehle übersetzt.

Milliarden Fernsehzuschauer werden vom Eröffnungsspiel der Fußballweltmeisterschaft 2014 in Brasilien hoffentlich nicht nur die Dribbelkünste der Starkicker im Gedächtnis behalten. Denn an diesem Tag möchten wir den Fußballfans – und der Welt – vorführen, wie weit die Steuerung von Robotergliedern durch elektrische Hirnsignale bereits gediehen ist.

Sofern mein Team von der Duke University in Durham (US-Bundesstaat North Carolina) bis dahin noch ein paar gewaltige technische Probleme überwindet, wird der feierliche Anstoß von einem gelähmten Teenager ausgeführt werden, der in einem Roboteranzug aufs Spielfeld spaziert. Der Anzug – von uns Exoskelett genannt – umschließt die Beine des Jungen. Seine Schritte werden von motorischen Signalen des Gehirns gesteuert, die von dort drahtlos zu einem Minicomputer auf dem Rücken unseres Patienten wandern. Der Rechner übersetzt die elektrischen Hirnsignale in digitale Bewegungsbefehle. Mit diesen stabilisiert das Exoskelett zunächst das Körpergewicht des Fußballers und veranlasst dann die Roboterbeine, koordiniert über den Rasen zu schreiten. Bei der Annäherung an den Ball stellt sich der Spieler vor, wie sein Fuß das Leder berührt, und 300 Millisekunden später weisen Hirnsignale den Roboterfuß des Exoskeletts an, einen kraftvollen Ankick zu vollziehen.


25minütiges Interview mit Miguel Nicolelis auf dem YouTube-Kanal von Spektrum der Wissenschaft

Die Demonstration der radikal neuen Technologie, an der Forscher in Europa und Brasilien mitwirken, soll einem Millionenpublikum vor Augen führen, dass die Gedankensteuerung von Maschinen nicht nur im Labor funktioniert, sondern tatsächlich gelähmten Patienten zu helfen vermag. Damit könnten in einigen Jahren nicht nur Unfallopfer und Kriegsversehrte ihre Beweglichkeit wiedergewinnen, sondern auch Patienten, die an der Nervenlähmung ALS, der Parkinsonkrankheit sowie an anderen Bewegungs- oder Sprachdefekten leiden …

Januar 2013

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Januar 2013

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  • Quellen

Nicolelis, M.: Beyond Boundaries: The New Neuroscience of Connecting Brains with Machines – and how it will Change our Lives. St. Martin’s Griffin, New York 2012

Veliste, M. et al.: Critical Control of a Prosthetic Arm for Self-Feeding. In: Nature 453, S. 1098 – 1101, 2008