BCI: Roboterarm wird mit Gedanken gesteuert

Über einen Chip, der in das Bewegungszentrum ihres Gehirns implantiert ist, können zwei Gelähmte in den USA Roboterarme steuern.

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96 Elektroden: Gehirnimplantat im Größenvergleich mit einer Münze
96 Elektroden: Gehirnimplantat im Größenvergleich mit einer Münze (Bild: Brown University)

Cathy und Bob sind nach Schlaganfällen seit Jahren gelähmt. Über eine Gehirn-Computer-Schnittstelle (Brain Computer Interface, BCI) können sie jeder einen Roboterarm steuern, schreibt eine Gruppe von Forschern in der Fachzeitschrift Nature.

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Braingate2 heißt das System, das Wissenschaftler der Brown-Universität in Providence im US-Bundesstaat Rhode Island in Zusammenarbeit mit dem Department of Veterans Affairs, dem Massachusetts General Hospital, der Harvard Medical School und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt haben.

96 Elektroden

Den beiden Patienten wurde ein Chip in das für die Bewegungssteuerung zuständige Areal im Gehirn, in den Motorcortex, implantiert. Denken sie an eine Bewegung, registrieren die 96 Elektroden des Chips die dabei erzeugten elektrischen Impulse. Sie leiten diese an einen Computer weiter, der sie in Steuerbefehle für den Roboterarm umsetzt.

  • Cathy trinkt aus der Flasche, die ihr der DLR-Roboterarm anreicht. Sie steuert ihn... (Bild: Brown University)
  • ... mit Hilfe eines Chips, der in den Motorcortex ihres Gehirns implantiert ist. (Bild: Brown University)
Cathy trinkt aus der Flasche, die ihr der DLR-Roboterarm anreicht. Sie steuert ihn... (Bild: Brown University)

Braingate2 basiert auf dem BCI Braingate. Das hatten Wissenschaftler an der Brown-Universität entwickelt, damit gelähmte Patienten einen Computer bedienen können. Mit Hilfe des neuen Systems kann Cathy beispielsweise einen Roboterarm steuern, der ihr eine Thermoskanne mit Kaffee reicht.

Deka Arm und LWR III

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Bei den Tests kamen zwei Roboterarme zum Einsatz: Einer stammt vom US-Unternehmen Deka Research and Development. Deka-Gründer Dean Kamen hat eine robotische Armprothese, den Deka-Arm, sowie den Segway entwickelt. Den anderen, den Arm Light-Weight Robot III, hat das DLR entwickelt.

Es sei bemerkenswert, dass der Motorcortex, der bei beiden Patienten mehr als 15 Jahre lang durch einen Schlaganfall abgekoppelt gewesen sei, immer noch in der Lage sei, komplexe dreidimensionale Bewegungen zu steuern. Positiv nahmen die Wissenschaftler zudem zur Kenntnis, dass die Elektrode, die bereits vor fünf Jahren in Cathys Motorcortex eingesetzt worden war, immer noch einwandfrei funktioniert.

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