Locked-in-Syndrom: Hirnimplantat ermöglicht ALS-Patienten Kommunikation mit der Außenwelt

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Tübingen – Ein Patient, der im fortgeschrittenen Stadium einer amyotrophen Lateralsklerose (ALS) nach der Lähmung der Augenmuskulatur seine letzte Fähigkeit verloren hatte, mit der Außenwelt zu kommu­ni­zieren, hat mit Hilfe eines Brain-Computer-Interface gelernt, sich wieder bemerkbar zu machen.

Nach dem in Nature Communications (2022; DOI: 10.1038/s41467-022-28859-8) vorgestellten Fall­bericht konnte er durch Ja/Nein-Signale Buchstaben auswählen und kurze Sätze formulieren. Eine früh­ere Publi­ka­tion der Forscher war wegen angeblicher Fehler zurückgezogen worden.

Bei der ALS kommt es zu einem allmählichen Untergang der Motoneuronen, während andere Nerven­zellen intakt bleiben. Die Patienten erleben den allmählichen Verlust ihrer motorischen Fähigkeiten bei vollem Bewusstsein. Sie können weiterleben, wenn sie über eine Magensonde ernährt und mechanisch beatmet werden. Wenn die Lähmungen die Muskeln von Mund und Zunge erfassen, verlieren sie die Fähigkeit zu sprechen. Die letzte Möglichkeit der Kommunikation sind häufig Augenbewegungen.

Ein Patient aus Süddeutschland, bei dem im August 2015 im Alter von 30 Jahren eine ALS diagnostiziert wurde, hatte am Ende auch diese Möglichkeit zur Kommunikation verloren. Im März 2019 implantierte ihm der Neurochirurg Prof. Jens Lehmberg von der Klinik Bogenhausen in München zwei Mikroelektro­den­arrays mit jeweils 8 × 8 Elektroden auf die Oberfläche des linken motorischen Kortex.

Das 1. Array wurde auf dem Abschnitt platziert, der die Handbewegungen kontrolliert, das 2. Array in 2 cm Entfernung auf der supplementärmotorischen Rinde (SMA). 3 Tage nach der Operation wurde der Patient nach Hause entlassen, wo er seither von seiner Familie gepflegt wird.

Die Hirnsignale, die die beiden Mikroarrays auffangen, werden über einen perkutanen Connector an einen Computer übermittelt. Die Idee war, die Signale, die bei einer Bewegungsabsicht entstehen, für die Kommunikation mit dem Patienten zu nutzen. Dies gelang nach den Angaben in der Publikation nicht.

Am 86. Tag entschied sich das Team um Prof. Niels Birbaumer von der Universität Tübingen für eine andere Strategie. Die Forscher verbanden den Computer mit einem digitalen Signalprozessor, der die aufgefangenen EEG-Signale in Töne umsetzte. Der Patient lernte noch am selben Tag, die Tonhöhe durch seine Gedanken zu variieren.

Am Tag 106 war er in der Lage, durch Ja-/Nein-Rückmeldungen bestimmte Buchstaben auf einer Tafel auszuwählen. Ein Ja signalisierte er durch einen hohen und ein Nein durch einen tiefen Ton. Schon nach 3 Tagen war er in der Lage, seinen eigenen und die Namen von Ehefrau und Sohn korrekt zu buchsta­bieren. Über die Zeit produzierte er 5.747 Zeichen, wofür er 5.338 Minuten benötigte, was einer durch­schnittlichen Rate von 1,08 Zeichen pro Minute entspricht.

Am Tag 107 bedankte er sich bei den Forschern: „erst mal moechte ich mich niels und seine birbaumer bedanken“. Schon bald gab er Pflegehinweise.

Tag 247: „erstmal kopfteil viel viel hoeh ab jetzt imm“. Am Tag 245 verlangte er nach einem Lieblings­getränk: „und jetwzt ein bier“. Am Tag 247 hatte er Appetit auf „gulaschsuppe und dann erbsensuppe“. Er äußerte mehrmals Musikwünsche: „wili ch tool balbum mal laut hoerenzn“. Am Tag 461 tippte er: „mein groesster wunsch ist eine neue bett und das ich morgen mitkommen darf zum grillen“.

Die Studie belegt, dass ein Brain-Computer-Interface in der Lage ist, mit einem Patienten im fortgeschri­ttenen Stadium einer ALS zu kommunizieren und die Türe des kompletten Locked-in-Syndroms ein wenig zu öffnen. Dies gilt unter der Voraussetzung, dass die Angaben in der Publikation korrekt sind.

Hier gibt es Bedenken: Prof. Birbaumer hatte bereits 2017 in PLOS Biology (DOI: 10.1371/journal.pbio.1002593) über ähnliche Experimente an 4 ALS-Patienten berichtet, davon 2 im kompletten Locked-in-Syndrom.

Ein Postdoktorand hatte 2018 auf mögliche Fehler in der Publikation hingewiesen. Nachdem die Uni­versität Tübingen eine Untersuchung abgeschlossen hatte, hielt die Deutsche Forschungsge­meinschaft (DFG) die Hinweise des Whistleblowers für so glaubhaft, dass sie den inzwischen 74-jährigen Forscher und seine Mitarbeiter für 5 Jahre von Forschungsgeldern und als Gutachter sperrte.

Prof. Birbaumer hat die Vorwürfe bestritten und angekündigt, die Wirkung seiner Behandlung in einer neuen Publikation zu belegen. Die jetzt vorgestellten Ergebnisse dürften diesem Zweck dienen. Es bleibt abzuwarten, wie die Fachwelt reagieren wird. © rme/aerzteblatt.de