Bionik: Künstlicher Finger erkennt Texturen

Ein bionischer Finger, der fühlt wie ein echter: Forscher aus Italien und der Schweiz haben eine künstliche Fingerkuppe entwickelt, die Informationen direkt ins Nervensystem des Trägers einspeist. Er fühlt damit fast so wie mit einem echten Finger.

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Künstlicher Finger: Die gleichen Hirnregionen wurden stimuliert.
Künstlicher Finger: Die gleichen Hirnregionen wurden stimuliert. (Bild: Hillary Sanctuary/EPFL)

Ist die Oberfläche glatt oder rau? Dennis Aabo Sørensen kann es fühlen, obwohl er keine linke Hand mehr hat. Eine künstliche Fingerkuppe macht es möglich. Entwickelt wurde sie von Forschern der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne (EPFL) und der Scuola Superiore Sant'Anna (SSSA) in Pisa.

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Die künstliche Fingerkuppe sitzt an Sørensens Handprothese. Sie besteht aus Sensoren, die elektrische Signale erzeugen, wenn sie über eine Oberfläche streichen. Diese Signale werden in elektrische Impulse übersetzt, die das Nervensystem entschlüsseln kann. Die Impulse werden an Nervenzellen in Sørensens Arm übertragen. Dafür wurden Elektroden an Nervenstränge in seinem Oberarm implantiert.

Der Proband unterscheidet Texturen

Zum Training fuhr eine Maschine mit der künstlichen Fingerkuppe über verschiedene strukturierte Oberflächen. Dabei konnte Sørensen mit einer Trefferquote von 96 Prozent zwischen einer glatten und einer rauen Oberfläche unterscheiden. "Die Stimulation fühlte sich beinahe so an, als fühlte ich es mit meiner Hand", sagte er.

Sørensen ist laut den EPFL-Forschern der erste Mensch, der Texturen mit einer bionischen Fingerkuppe erkennt, die mit implantierten Elektroden verbunden ist. Sie wollten zudem wissen, ob Sørensens Empfindungen denen eines echten Fingers gleichen. Dazu testeten sie die bionische Fingerkuppe an nichtamputierten Probanden und verglichen die Ergebnisse von echtem und künstlichem Finger.

Echter und künstlicher Finger fühlen gleich

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Der Kontrollgruppe implantierten die Forscher keine Elektroden, sondern zapften die Nervenbahnen der Probanden mit Nadeln an. Sie ließen die Probanden Oberflächen mit dem echten und dem bionischen Finger ertasten und zeichneten dabei die Hirnaktivitäten per Elektroenzephalografie (EEG) auf. Dabei zeigte sich, dass die gleichen Regionen stimuliert wurden.

Die Forscher aus der Schweiz und Italien stellen ihre Ergebnisse in der Open-Access-Fachzeitschrift Elife vor.

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