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Medizin

Amyotrophe Lateralsklerose: Gehirn-Com­puter-Schnittstelle lindert Locked-in-Syndrom

Montag, 14. November 2016

Utrecht – Eine 59-jährige Frau, die sich im fortgeschrittenen Stadium einer Amyotrophen Lateralsklerose (ALS) nur noch durch Augenbewegungen bemerkbar machen konnte, hat mit einer Gehirn-Computer-Schnittstelle gelernt, einen Cursor auf einem Tablet zu steuern, was laut einem Bericht im New England Journal of Medicine (2016; doi: 10.1056/NEJMoa1608085) ihren Aktionsradius erweitert und ihre Lebensqualität verbessert hat.

Bei der Patientin, laut Medienberichten eine Internistin, war im Jahr 2008 eine ALS diagnostiziert worden. Die Degeneration der Motorneuronen war in den folgenden Jahren rasch fortgeschritten. Zum Zeitpunkt der Operation im Oktober 2015 hatte sie bis auf die Augenbewegungen die Kontrolle über ihre Muskulatur verloren, weshalb sie mechanisch über einen Luftröhrenschnitt beatmet werden musste.

Die Patientin hatte gelernt, mit den Augenbewegungen ein Tablet zu steuern. Doch die komplizierte Technik war auf eine gleichbleibende Beleuchtung der Umgebung angewiesen. Jeder Wechsel machte eine neue Kalibrierung erforderlich. Am Ende mochte sie wegen der lückenhaften Kommunikation das Haus nicht mehr verlassen.

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Am 27. Oktober letzten Jahres implantierten Neurochirurgen des Brain Center Rudolf Magnus der Universität Utrecht der Patientin mehrere Elektroden auf die Hirnoberfläche. Sie zweckentfremdeten dabei ein Produkt, das die Firma Medtronic zur Rückenmark­stimulation eingeführt hat. (Ein Mitarbeiter der Firma gehört zu den Autoren, soll aber an der Erstellung des Manuskripts nicht beteiligt gewesen sein).

Zwei Streifen mit jeweils vier Elektroden wurden über dem linken motorischen Cortex dort platziert, wo intendierte Handbewegungen Nervensignale auslösen. Zwei weitere Streifen wurden über dem linken präfrontalen Cortex platziert, der bei mentalen Rechenaufgaben benutzt wird. Die Signale von diesen Elektroden wurden jedoch für das Gehirn-Computer-Interface nicht verwendet.

Die Elektroden waren über subkutan verlaufende Kabel mit einem Gerät verbunden, das die Hirnaktivitäten aufzeichnet. Es wurde nach einigen Tagen gegen einen Sender ausgetauscht, der unter einem Brustmuskel implantiert wurde. Die Signale werden drahtlos von einer Antenne aufgefangen. Sie ist mit einem Receiver verbunden, der die Signale auswertet und an ein Tablet weiterleitet. Das Gehirn-Computer-Interface soll der Patientin ermöglichen, mit ihren Gedanken das Tablet zu bedienen.

Wie das Team um Nick Ramsey vom Brain Center Rudolf Magnus in Utrecht berichtet, hat die Patientin in den folgenden Wochen gelernt, einen Cursor auf dem Tablet zu bewegen. Die Absicht, ihre gelähmte rechte Hand nach oben zu bewegen, lenkte den Cursor nach oben, bei der intendierten Entspannung der Hand bewegte sich der Cursor wieder nach unten.

Die Patientin beherrschte bald ein elementares Computerspiel, bei dem sie die Cursor-Barriere hoch und runter bewegt musste, um einen Ball im Spiel zu halten. Als nächstes lernte sie einzelne Buchstaben aus Reihen und Spalten durch einen „Gedankenklick“ auszuwählen: Sie musste sich dafür vornehmen, die Hand für etwa eine Sekunde in eine bestimmte Richtung zu bewegen.

Das Training war laut Ramsey langwierig. Doch am Tag 197 nach der Operation konnte die Patientin das Tablet ohne fremde Hilfe bedienen und einfache Worte eingeben. Die Kommunikation ist allerdings schleppend. Für jeden Buchstaben benötigte die Patientin anfangs noch 52 Sekunden. Später konnte sie ihre Geschwindigkeit dank einer Worterkennung auf 33 Sekunden pro Buchstabe steigern. Inzwischen kommt sie laut Ramsey mit dem System im Alltag gut zurecht.

Hilfe benötige sie derzeit nur noch beim An- und Abschalten des Tablets und bei der Befestigung der Antenne, berichtet Ramsey in der Publikation. Sie nutze das System derzeit für etwa 86 Minuten am Tag für ihre Kommunikation. Da die Gehirn-Computer-Schnittstelle im Gegensatz zum Eye-Tracking auch im Freien funktioniert, konnte sie ihren Aktionsradius deutlich erweitern.

Mittelweile könne sie mit dem Gerät auch einen Klingelton betätigen, um ihre Pflegepersonen zu rufen. Für die Patientin ist dies laut Ramsey ein nicht zu unterschätzender Gewinn an Lebensqualität. © rme/aerzteblatt.de

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