Roboterarm mit dem Gehirn bewegen

Für Patienten, die nach einem Unfall oder einer Erkrankung halsabwärts gelähmt sind, wäre es ein ungeheurer Gewinn an Eigenständigkeit: ein Roboterarm, der sich steuern lässt wie ein eigenes Körperteil. Die Emmy-Noether-Nachwuchsforschergruppe von Dr. Christian Klaes arbeitet daran, diesen Traum wahr zu machen.

Die Impulse für solche Bewegungen, etwa das Heben einer Tasse zum Mund, würde der Arm direkt aus dem Gehirn des Patienten bekommen. Die Signale der beteiligten Nervenzellen kann man über kleine sogenannte Elektroden-Arrays ableiten, die den Patienten in die entsprechenden Gehirnbereiche implantiert werden.

Diese elektronischen Bauteile sind vier mal vier Millimeter klein und die Elektroden etwa einen Millimeter lang. Ihr Anschluss liegt außerhalb des Schädels und wird mit einem Prozessor verbunden, der wiederum den Roboterarm steuert. Die Arrays wurden ursprünglich zur Stimulation der Netzhaut entwickelt.

Sobald diese Elektroden in der EU für die entsprechende Nutzung zertifiziert sind, wollen Klaes und sein Team eine Studie mit bis zu fünf hoch querschnittgelähmten Patienten beginnen. Bis es so weit ist, dass die ersten Patienten an Versuchen teilnehmen können, arbeitet die Nachwuchsgruppe in der Virtual Reality mit gesunden Probanden. Dabei geht es darum, die Grundlagen zu erforschen, die eine Steuerung von technischen Hilfsmitteln mithilfe der Gehirnnervenzellen ermöglichen.

Unter anderem beschäftigen sich die Forscher damit, welche Nervenimpulse in Bewegungen übersetzt werden sollen. Eine andere Frage, die untersucht wird, ist, wie wichtig haptische Rückmeldungen sind, um einen Roboterarm steuern zu können. „Wer einmal mit einem betäubten Arm versucht hat, eine Tasse zu heben, weiß, wie kompliziert das ist, selbst wenn ich die visuelle Rückmeldung habe, dass ich den Gegenstand bewege“, so Klaes.

Neben dem Traum vom Roboterarm können sich Klaes und seine Kollegen noch andere Möglichkeiten vorstellen, die gelähmten Patienten wieder zu mehr Eigenständigkeit verhelfen könnten. Ein Exoskelett, das die eigenen Arme und Beine anstelle der Muskeln bewegt zum Beispiel.

Einen ausführlichen Beitrag zum Thema finden Sie im Wissenschaftsmagazin Rubin.