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Prothesen-Patienten können jetzt einzelne Finger mit Gedanken steuern

von Cindy Michel
Wissenschaftler der Johns Hopkins University haben die erste gedankengesteuerte Armprothese entwickelt, mit der Patienten jeden Finger einzeln bewegen können — spontan und ohne Training.

Ärzte und Biomediziner der Johns Hopkins University in Baltimore glauben, einen medizinischen Durchbruch erzielt zu haben: Ihre gedankengesteuerte Armprothese soll natürliche Handfunktionen für die Patienten weitestgehend wieder herstellen. Genauer gesagt: Menschen, die nach einem Unfall oder einer schweren Krankheit ihre Hand verloren haben, sollen die Finger ihrer Prothese einzeln bewegen könnten — allein durch die Kraft ihrer Gedanken

Wie die Forschungsergebnisse mithilfe von Brain Mapping und einem Epilepsiepatienten gesammelt wurden, erläutern die Forscher in einer aktuellen Studie, die unter anderem das Online-Fachportal Science Daily veröffentlicht hat.

„Wir gehen davon aus, dass dies das erste Mal ist, dass eine Person eine gedankengesteuerte Prothese benutzt und sofort einzelne Finger bewegen kann“, sagt Nathan Crone, Neurologe an der Johns Hopkins University School of Medicine und Senior-Autor der Studie. „Das übertrifft alle erhältlichen Prothesen, mit denen einzelne Finger als Einheit bewegt werden können, um eine Greifbewegung auszuführen. So wie wenn man nach einem Tennisball greifen würde.“

Für das Experiment setzten die Forscher auf Hirnkartierung. Durch moderne Verfahren wie Magnetresonanztomografie (MRT) kann diese Methode auch am lebenden Menschen angewandt werden und gibt so nicht nur Einblicke in die Prozesse des Gehirns, sondern zeigt vor allem auch, wo sie stattfinden. Ein Epilepsiepatient, der wegen seiner Anfälle eine Hirnkartierung bekommen sollte, erklärte sich als Proband bereit. Da die Prothese gedankengesteuert funktionieren sollte, musste sie nicht direkt mit seinem Körper verbunden werden und er nicht zwingend Prothesenträger sein.

Im ersten Schritt pflanzte ein Neurochirurg dem Patienten eine Reihe von 128 Elektroden-Sensoren in die Gehirnregion ein, die für Arm- und Handbewegung verantwortlich ist. Anschließend musste der Proband seine Finger einzeln bewegen. So konnte das Computerprogramm, das eigens für dieses Experiment entwickelt wurde, aufzeichnen, welche Orte im Gehirn beim jeweiligen Finger reagierten und „aufblinkten“.

Zusätzlich wurde die Gehirnaktivität des Probanden bei haptischen Erlebnissen gemessen. Dazu musste dieser einen Handschuh tragen, der mit Buzzern ausgestattet war. Diese vibrierten, sobald der Proband etwas berührte. Die Forscher konnten so, die aus der Berührung resultierende elektrische Aktivität im Gehirn, für jeden separaten Finger aufzeichnen. ;Die Prothese wurde dann so programmiert, dass sich einzelne Finger bewegen, sobald die korrespondierende Gehirnregion aktiv ist.

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Der Proband, der über die Elektroden-Reihe in seinem Gehirn mit der Prothese verbunden war, sollte nun lediglich daran denken, einzelne Finger zu bewegen. Die elektrische Aktivität, die dadurch im Gehirn entstand, bewegte die jeweiligen Finger der Prothese.

„Die Elektroden, die wir benutzt haben, um die Gehirnaktivität aufzuzeichnen, eröffneten uns einen extrem präzisen Blick in die Hirnrinde“, berichtet Guy Hotson, Chefautor der Studie. „Dank dieser Genauigkeit konnten wir die Kontrolle der einzelnen Finger separieren.“ Das komplette Experiment soll gerade einmal zwei Stunden gedauert haben. 

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