Zunge steuert Rollstuhl

Ein Magnet auf der Zunge dient als Steuergerät für Computer oder Rollstuhl

Wissenschaftler des Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) haben ein System entwickelt, mit dem Gelähmte einen Computer oder ihren Rollstuhl bedienen können. Als Eingabegerät dient ein Magnet auf der Zungenspitze. Die Bewegungen werden von Sensoren registriert und in Steuersignale verwandelt.

Mit dem Tongue Drive, dem Steuerungssystem mit der Zunge, sieht der Student Huo Xueliang aus, als würde er in zwei Freisprechmikrofone sprechen. Doch die beiden vermeintlichen Mikrofone links und rechts von seinem Gesicht sind Sensoren, die Bewegungen von Huos Zunge in Steuersignale für einen Computer umsetzen.

Maysam Ghovanloo und Hue Xueliang mit dem Tongue Drive. Auf Hues Zungenspitze ist der Magnet zu erkennen (Foto: Georgia Tech/ Gary Meek)

Auf Huos Zungenspitze sitzt ein Magnet von der Größe einer kleinen Knopfbatterie. Bewegt der Student seine Zunge, registrieren die Sensoren die Bewegungen und errechnen daraus in Echtzeit Steuersignale, die drahtlos an einen Computer übertragen werden. Darüber kann Huo dann den Cursor auf einem Bildschirm bewegen oder einen Rollstuhl steuern.

"Wir haben uns für die Zunge entscheiden, um das System zu bedienen, weil sie anders als Arme und Beine, die über das Rückenmark kontrolliert werden, direkt mit dem Gehirn durch einen Nerv verbunden ist. Dieser Nerv wird normalerweise auch durch schwere Rückenmarksverletzungen oder neuromuskuläre Krankheiten nicht in Mitleidenschaft gezogen", erklärt Maysam Ghovanloo von der School of Electrical and Computer Engineering des Georgia Tech, das System. "Außerdem sind die Bewegungen der Zunge schnell, präzise und erfordern nur wenig Nachdenken, Konzentration oder Kraftaufwand."

Der Magnet kann dabei auf verschiedene Weise mit der Zunge verbunden werden. Man könne ihn, sagt Ghovanloo, implantieren, wie ein Piercing befestigen oder einfach nur ankleben.

Die Sensoren erkennen die verschiedenen Bewegungen der Zunge, die jeweils ein bestimmtes Kommando repräsentieren. Die Kommandos kann jeder Nutzer entsprechend seinen Vorlieben, seiner Anatomie und seinen körperlichen Fähigkeiten individuell einrichten. Ihre Zahl ist dabei ebenso frei wählbar wie welche Bewegung der Zunge welche Aktion auslöst. "Ein Nutzer kann unser System sogar darauf trainieren, dass es die Berührung jedes Zahns als ein anderes Kommando erkennt", beschreibt Ghovanloo. Diese Flexibilität sei der große Vorteil gegenüber den herkömmlichen Lösungen, die durch Ziehen an oder Pusten in einen Strohhalm gesteuert werden.

Georgia-Tech-Student Hue Xueliang steuert den Rollstuhl mit seiner Zunge (Foto: Georgia Tech/ Gary Meek)

Die Forscher um Ghovanloo haben das System kürzlich mehreren Praxistests mit nichtbehinderten Probanden unterzogen. In einem Test mussten die Probanden Zungenbewegungen für sechs Eingaben am Computer - die Bewegung des Cursors in vier Richtungen, sowie ein Klick und ein Doppelklick - definieren. Die Mausbewegung konnten sie dabei beschleunigen, indem sie die Zunge an der entsprechenden Position hielten. Nach der Einrichtung bekamen sie fünf Minuten Zeit, das System auf ihre Eingaben anzulernen. In einem anderen Test sollten die Probanden einen Rollstuhl mit dem Tongue Drive steuern. Beide Versuche seien vielversprechend verlaufen, berichten die Wissenschaftler.

Als Nächstes wollen sie das System mit Patienten eines Krankenhauses in Atlanta testen. "Wir hoffen, dass Schwerbehinderte durch diese Technik nicht mehr auf die ständige Hilfe von Angehörigen oder Pflegepersonal angewiesen sind", sagt Ghovanloo. "Dieses System wird es ihnen einfacher machen, mit Freunden und Angehörigen zu arbeiten und zu kommunizieren."