Ein querschnittsgelähmter Patient kann dank eines weiterentwickelten Gehirn-Computer-Interfaces nicht nur Bewegungen mit den Händen ausführen, sondern außerdem wieder tasten und spüren.
Der Patient weist eine C5-Tetraplegie aufgrund einer traumatischen Rückenmarksverletzung auf. Dadurch kann er zwar seine Arme heben, aber seine Hände nicht benutzen. Zudem hat er kein Gefühl in ihnen.
Seit einigen Jahren trainiert er deshalb mit einem Hirn-Computer-Interface, in der Hoffnung unabhängiger im Alltag zu werden. Dieses beruht auf einem kleinen implantierten Chip, der die Gehirnaktivitäten beim Denken an Bewegungen aufzeichnet, einem Algorithmus, der die Aktivität dekodiert und interpretiert und einem Ärmel mit 160 Elektroden, welche den Muskel aktivieren.
Trotz großer Fortschritte ist der Tastsinn essentiell, um Gegenstände gut greifen und bewegen zu können. Aufgrund seiner Verletzung waren die Forscher jedoch davon ausgegangen, dass sie nicht an die Nervensignale gelangen, die mit einer Berührung verbunden sind und auch, dass diese gar nicht erst das Gehirn erreichen.
Nun haben sie jedoch eine Aktivität in den neuronalen Restschaltkreisen entdeckt. Dabei handelt es sich um die aufsteigenden Signale der sensorischen Leitungsbahnen, die in den primär-motorischen Kortex gelangen. Das Signal konnten sie mithilfe des Interfaces erkennen und übersetzen. Anschließend wird es an ein haptisches Gerät weitergeleitet. Dieses erzeugt eine Vibration, welche einen Tastsinn hervorruft.
So konnte das Forscherteam die Fähigkeit zur Erkennung von Objektberührungen fast vollständig wiederherstellen und mehrere sensomotorische Funktionen signifikant verbessern. Langfristig ist das Ziel, dass das System mobil eingesetzt werden kann, um es im Alltag der Patienten einzusetzen. Bisher hängt es dafür noch zu stark von Computern und der Stromversorgung ab.
Studie: Patrick D. Ganzer et al., Cell
Bild: U.S. Air Force photo, Tech. Sgt. Chuck Walke