Handprothese überträgt Empfindungen

An einem 28-jährigen Tetraplegiker wurde erstmals erfolgreich eine Handprothese getestet, die ihn mittels Gehirnelektroden nicht nur die Kontrolle dieser Prothese ermöglicht, sondern ihn auch Empfindungen wie Druck und Berührung wahrnehmen lässt.

Bild 28078918 Copyright Linda-Bucklin, 2013 Mit Genehmigung von Shutterstock.com

Bei eingeschränkter Handfunktion und Armkraft stehen Betroffenen verschiedene elektronische oder elektropneumatische Greifhilfen zur Verfügung (siehe: Greifhilfesysteme für Tetraplegiker). Auch über eine Neuroprothese, an deren Weiterentwicklung an der Uni Heidelberg geforscht wird, berichtete Der-Querschnitt.de bereits (siehe: Greifneuroprothese – Der Schlüssel (-griff) für mehr Lebensqualität). Im Beitrag Neuro-Bypass für Tetraplegiker wird dargestellt, wie über einen Nervenbypass die Signale, die das Gehirn aussendet, an der Verletzungsstelle im Rückenmark umgangen und die gesendeten Impulse, d. h. die Gedanken des Nutzers, direkt an die Muskeln geleitet werden.

Was an der vorliegenden Arbeit im Auftrag der US-Amerikanischen Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) neu und damit ziemlich spektakulär ist, dass die Reizübertragung hier keine Einbahnstraße ist.

Der 28-jährige Proband, der seit zehn Jahren aufgrund eines Unfalls Tetraplegiker ist, kann mit Hilfe von Handprothese und Neuro-Bypass nicht nur per Gedankenkraft Bewegungen ausführen. Er kann auch „fühlen“, wenn und wo Hand und Finger berührt werden.

Die Prothese ist mit Druck- und Tastsensoren ausgestattet. Die Signale, die diese Sensoren empfangen, werden über den Bypass ins Gehirn des Nutzers weitergeleitet. Anders als bei den anderen Modellen sind die Elektroden nämlich nicht nur in die Gehirnareale eingesetzt, die für Bewegungsabläufe zuständig sind, sondern auch in jene, die die Sensibilität betreffen.

Die Sensoren sind dazu in der Lage Druck auf jeden der fünf Finger zu interpretieren. Wenn der Druck wahrgenommen wird, entstehen neue Elektroimpulse, die die Empfindung bei Berührungen simulieren. Der querschnittgelähmte Proband war bei verbundenen Augen in der Lage zu identifizieren, an welchem Finger er berührt wurde. Die Forscher berührten auch zwei Finger gleichzeitig, was der Proband ebenfalls zweifelsfrei wahrnehmen konnte. Dies deutet darauf hin, dass die Wahrnehmung über die Handprothese, dem natürlichen Tastempfinden sehr nahe kommt.

Die Tätigkeit ein Glas zu greifen, zum Mund zu führen und zu trinken, ist aus neurologischer Sicht ein hochkomplexer Vorgang, der nicht nur auf dem bloßen Willen beruht diese durchzuführen, sondern auch auf den „Daten“, die der Tastsinn über das Glas „sammelt“ , also über dessen Umfang, Gewicht, Oberflächenbeschaffenheit, etc. Davon hängt ab, wieviel Druck von den Fingern auf das Glas ausgeübt werden muss, um es festzuhalten und wieviel Kraft aufgewendet werden muss, um das Glas anzuheben. Ganz zu schweigen, vom Winkel, der eingeschlagen werden muss, das Glas so zu neigen, um daraus trinken zu können. Die Rückmeldung, die Prothese und Sensoren über den Neuro-Bypass an das Gehirn geben, kann ein wichtiger Schritt hin zu einem einfacheren, fließenden und natürlichen Bewegungsablauf sein.

Justin Sanchez, Projektverantwortlicher bei der DARPA, ist der Ansicht, dass mit den vorliegenden Ergebnissen eine vielversprechende Grundlage für den zukünftigen Einsatz gedankengesteuerter Prothesen gegeben ist. Wann die beschriebene Vorgehensweise allerdings den Status der klinischen Studie hinter sich lassen und standardmäßig bei der Versorgung und Rehabilitation von hochgradig gelähmten Tetraplegikern zum Einsatz kommen wird, steht in den Sternen.

 

Siehe auch: Hand-Exoskelett für Tetraplegiker

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