Hoffnung für Gelähmte? Kommunikation per Gehirnsignal

Neues vom Treffen der Society for Neuroscience

Schwere motorische Schädigungen oder Lähmungen können unter anderem eine ungehinderte Kommunikation mit Mitmenschen erschweren, wenn nicht gar unmöglich machen. Fortschritte bei der Entwicklung von Hirn-Computer-Schnittstellen, so genannten Brain-Computer-Interfaces (BCI), könnten laut den auf dem 33sten Jahresteffen der Society for Neuroscience versammelten Wissenschaftlern die Kommunikationsfähigkeit in naher Zukunft wieder herstellen und die Betroffenen aus ihrer Isolation befreien.

Derzeit arbeiten Forscher daran, wie Signale des Gehirns vom Computer oder anderen Geräten ausgelesen werden können, um damit Gerätschaften zur Fortbewegung oder zur Kommunikation nutzen zu können. Die Forschung soll bereits so weit fortgeschritten sein, dass erste klinische Anwendungen in Aussicht stehen, verspricht Dr. Jonathan Wolpaw, Leiter des Symposiums "Brain-Computer Interfaces for Communication and Control."

So habe die Arbeit des Forscherteams um Douglas J. Weber von der kanadischen University of Alberta zur Entwicklung einer implantierbaren Mikroelektroden-Phalanx geführt, die Nervenreflexe aus Beinbewegungen aufzeichnet und daraus in Kombination mit einer neuen Analysetechnik die akkurate Vorhersage von Beinstellungen erlaubt. Die Technik basiert auf dem Fakt, dass mehrere zusammenarbeitende Sensoren des Körpers - etwa in den Muskeln oder Haut - dem zentralen Nervensystem wichtige Rückmeldungen für die Bewegungskontrolle liefern. Ist diese Signalübertragung gestört oder unterbrochen, erreichen die Daten nicht mehr das Gehirn und können von diesem nicht mehr zur Bewegungskontrolle verwendet werden. Lähmungen vereiteln zudem, dass die für die motorische Steuerung verantwortlichen Gehirnregionen ihre Signale zu den Muskeln leiten können.

Die Arbeit von Weber und seinen Kollegen soll nun zeigen, dass es möglich ist, die Rückmeldungen der körpereigenen Sensoren zu empfangen und sie zur Steuerung einer Prothese zu nutzen, so dass Betroffene zumindest einen Teil ihrer Kontrolle über die eigenen Bewegungen zurückerhalten könnten. Per chirurgischem Eingriff müssen Anordnungen von 36 Mikroelektroden ins Ganglion der Hinterwurzel der Wirbelsäule implantiert werden, in einen schwer erreichbaren Teil der Rückenmarksnerven, deren Nervenzellkörper solche natürlichen Sensoren enthalten.

Die Drähte der Mikroelektroden werden durch einen kleinen elektrischen Leiter aus dem Körper geführt. Während normaler motorischer Aktivität, wie etwa Laufen, werden darüber die Signale verschiedener Sensornerven und gleichzeitig per Digitalkamera die Beinstellung aufgezeichnet, woraus eine mathematische Analsye die Zusammenhänge ermittelt. Weniger als zehn Neuronen sollen dabei benötigt werden, um Bewegungspfade des Beins vorhersagen zu können, was für den Prothesenbau vorteilhaft sein könnte.

Auch andere Forscher arbeiten daran, die Geräte für die Aufzeichnung neuraler Aktivität möglichst klein und portabel zu machen. Dazu zählen die Forschungsgruppen der Brown University in Providence und das Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien, welche die Schwächen aktueller Aufzeichnungssysteme beseitigen wollen.