Hoffnung für Gelähmte? Kommunikation per Gehirnsignal

Laut Mohammad Mojarradi vom JPL liegt der Vorteil drahtloser Signalübertragung darin, dass damit Gehirnaktivität auch von einem sich bewegenden Patienten aufgenommen werden könne, was die Neuro-Chip-Entwicklung für komplexere Mobilitätsfunktionen vereinfachen soll. Bisher werden passive Geräte genutzt, die viele Kabel und einen stillgehaltenen Kopf benötigen; wichtiger wäre jedoch eine Aufzeichnung auch ohne eingeschränkte Bewegung, um komplexe Bewegungsabläufe analysieren zu können. Das von JPL ersonnene Implantat zur Platzierung unter der Kopfhaut nutzt viele analoge rauscharme Verstärker, welche die Signale von mit dem Cortex verbundenen Mikroelektroden verstärken, sowie einen aus der Ferne programmierbaren On-Board-Prozessor und eine Zwei-Wege-Funkverbindung zum Sensordatenversand. Das Ziel ist hier allerdings noch nicht erreicht, denn die Forscher streben eine Ein-Chip-Lösung an. Erst damit können permanente Implantate für Patienten mit Lähmungen oder anderen Hirnleistungsstörungen verwirklicht werden.

Das in Massachusetts beheimatete Unternehmen Cyberkinetics arbeitet mit dem Team um Mijail D. Serruya von der Brown University ebenfalls an einem implantierbaren BCI für menschliche Patienten. "BrainGate" soll Patienten helfen, schnell und präzise eine Computertastatur und Maus steuern zu können. Das BrainGate-BCI besteht aus Mikroelektroden, die in den Bewegungs-Cortex eingepflanzt werden, einem externen Karren mit Computerhardware sowie Software, welche die neuralen Signale dekodiert. Erste Tests am Menschen sollen 2004 starten, mit vier oder fünf Personen, die keinerlei Kontrolle über ihre vier Extremitäten mehr haben. Als Erstes werde dann untersucht, wie die Nervensignale in Steuerbefehle für einen Computer übersetzt werden können.

Ein weiteres Projekt, das auf dem vom 8. bis 12. November 2003 dauernden Symposium präsentiert wird, ist von der University of Pittsburgh. Unter der Leitung von Andrew Schwartz arbeitet man dort daran, Roboterprothesen mittels Hirn-Implantat steuern zu können. Hier setzt man allerdings noch auf Tierversuche mit einem Affen, der erst am virtuellen Roboterarm auf einem Bildschirm übte und nun auch einen echten Roboterarm so steuern können soll, dass er von den Forschern hochgehaltene Gegenstände damit erreicht. Als wirkliches Werkzeug soll der Affe den Arm jedoch noch nicht begriffen haben.

In Jonathan Wolpaws Labor im Wadsworth Center des New York State Department of Health wird versucht, auf Operationen zu verzichten. Dabei kommt ein BCI ohne Operation zum Einsatz, welches ein EEG durch die Schädeldecke aufnimmt und eine schnelle mehrdimensionale Kontrolle eines Bewegungssignals bieten soll. Dabei werde eine Geschwindigkeit und Genauigkeit erreicht, die der von Affen mit Implantaten gleichkomme. Möglich sei dies durch einen sich ständig anpassenden Trainings-Algorythmus, der die von einer Person am besten beherrschten Hirnwellen erkennt, zur Steuerung heranzieht und versucht zu fördern. Die ersten Ergebnisse lassen hoffen, dass Menschen mit schweren motorischen Behinderungen Hirnsignale zur Steuerung von Roboterarmen oder Neuroprothesen nutzen können, auch ohne die Risiken einer Implantation von Elektroden ins Gehirn.

Auch in Deutschland gibt es Versuche mit Gehirn-Computer-Schnittstellen, beispielsweise an der Universität Tübingen. Die Forschungsergebnisse von Andrea Kübler weisen laut der Society for Neuroscience darauf hin, dass selbst einfache BCIs die Lebensqualität von Schwerstbehinderten enorm verbessern und Indizien dafür geben, dass selbst vollständig Gelähmte wieder etwas mehr Freude am Leben haben könnten, selbst wenn ihnen damit nur eine beschränkte Kommunikation mit Familienmitgliedern und Pflegepersonal ermöglicht werde.