Gedankensteuerung lässt Gelähmten selbst gehen

Revolutionäre Machbarkeitsstudie kommt komplett ohne Exoskelett aus




Forscher des Brain Computer Interface Lab an der University of California, Irvine (UCIBCI) http://faculty.sites.uci.edu/ucibci haben ein Gehirn-Computer-Interface entwickelt, dank dem ein Querschnittsgelähmter eine kurze Strecke gehen konnte. Das Besondere dabei ist, dass diese Gedankensteuerung keinerlei robotische Hilfsmittel wie Exoskelett-Beine erfordert. Denn das nichtinvasive System leitet Signale des Gehirns direkt an die Beine und umgeht dabei das Rückenmark. Der Patient ist im Rahmen der Machbarkeitsstudie einfach auf eigenen Beinen gegangen, wenn auch vorerst nur 3,66 Meter.

Um Querschnittsgelähmten mehr Freiheiten zu bieten, haben Forscher in den vergangenen Jahren verstärkt auf Gedankensteuerung gesetzt, ob nun für Assistenzroboter oder Roboterbeine. Die UCIBCI-Entwicklung kommt nun ohne große Robotik aus. "Wir haben gezeigt, dass man intuitives, gedankengesteuertes Gehen nach einer vollständigen Rückenmarksverletzung wiederherstellen kann", erklärt UCIBCI-Biomedizintechniker Zoran Nenadic. Das System nutzt dazu jene Hirnsignale, die ohnehin dem Gehen dienen. Statt damit aber ein robotisches Exoskelett zu steuern, stimuliert es direkt die Beinmuskulatur. Das hat bei einem seit fünf Jahren gelähmten Probanden funktioniert.

Gehen wie eh und je

"Auch nach Jahren der Querschnittslähmung kann das Gehirn noch stabile Gehirnwellen erzeugen, die genutzt werden können, um einfaches Gehen zu ermöglichen", betont Nenadic. Ähnlich wie bei vielen anderen Gedankensteuerungs-Lösungen kommt eine EEG-Kappe zum Einsatz, um die Hirnsignale zu messen. Statt damit einen Roboter zu steuern, aktiviert das System aber die Beine selbst. Dazu berechnet ein Computer aus den Hirnsignalen, wie auf Höhe des Knies angebrachte Elektroden zu aktivieren sind, um dadurch die gewünschte Bewegung in der Beinmuskulatur auszulösen.

Mit dem System ist es einem männlichen Probanden gelungen, 3,66 Meter auf eigenen Beinen zu gehen. Allerdings war der Aufwand beachtlich. So war monatelanges Mentaltraining und aufwendige Physiotherapie nötig, damit Gehirn und Beine so weit waren, Schritte zu machen. Zudem trainierte der Proband mit einem Virtual-Reality-System, was half, die nun getestete Lösung auf ihn persönlich zuzuschneiden. Dann folgte eine Phase, in der die Testperson Gehbewegungen noch ohne Bodenkontakt trainierte.

Nur ein erster Schritt

Die erfolgreiche Machbarkeitsstudie mit nur einem Patienten sagt freilich noch wenig darüber aus, ob der Ansatz für eine größere Zahl an Querschnittsgelähmten geeignet ist. Das müsse noch erforscht werden, betont UCIBCI-Neurologe An Do. "Wenn wir die Nutzbarkeit des nichtinvasiven Systems bestätigt haben, können wir uns invasive Maßnahmen wie Gehirnimplantate ansehen", meint er. Diese könnten Gehirnwellen möglicherweise genauer erfassen und so eine exaktere Gedankensteuerung ermöglichen. "Außerdem könnte so ein Implantat Eindrücke an das Gehirn zurückliefern, sodass der Nutzer seine Beine spürt."

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