Gedanken steuern Roboter-Arm

Pittsburgh – Eine Tetraplegikerin, die vor zwei Jahren die medizinische Fachwelt dadurch beeindruckte, dass sie einen Roboter-Arm allein mit der Kraft ihrer Gedanken in sieben Richtungen bewegte, hat weitere Fortschritte gemacht. Laut einem Bericht im Journal of Neural Engineering (2014; doi:10.1088/1741-2560/12/1/016011) gelingen ihr jetzt zehn unterschiedliche Bewegungen.

Der damals 52jährigen Patientin, die aufgrund einer spinozerebellären Ataxie die Kontrolle über die Bewegungen von Armen und Beinen verloren hatte, waren in einer stereotaktischen Operation zwei 4 mal 4 Millimeter große Chips über dem linken motorischen Cortex platziert worden. Die jeweils 96 Stifte der beiden Chips fangen seither die neurologischen Signale einzelner Neurone auf, die beim gesunden Menschen die Bewegungen von Arm, Hand und Finger steuern.

Die Signale werden von einem Computer ausgewertet und in Steuerbefehle für einen Roboter-Arm umgesetzt, der in seinen Funktionen dem menschlichen Arm nachgebildet war. In der letzten Publikation im Lancet (2013; 381: 557-564) und den Begleitvideos hatten Neurologen der University of Pittsburgh School of Medicine gezeigt, wie die Patientin schon bald nach der Operation in der Lage war sieben unterschiedliche Bewegungen zu vollziehen: vor-zurück, rechts-links, oben-unten, Pronation-Supination, Ulna-Radius-Deviation sowie Greifen-Loslassen.

Inzwischen haben die Forscher den einfachen Pinzettengriff durch vier unterschiedliche Handaktionen ersetzt: Spreizen der Finger („Abduktion“), Einrollen der beiden kleinen Finger („scoop“), Einwärtsbewegung des Daumens („Opposition“) sowie eine Griffbewegung von Daumen, Zeige- und Mittelfinger („Pinch“).

Diese vier zusätzlichen Bewegungen haben laut dem Team um Jennifer Collinger die Feinmotorik der Patientin deutlich verbessert. Wie auf den Videos zu sehen ist, kann die Patientin einfache Handlungsabläufe initiieren und mit ihrer „Geisterhand“ sogar einen größeren Holzklotz auf einer Tischfläche greifen und mit geschlossener Hand hochheben.

Die Aktionen scheinen noch weit davon entfernt zu sein, der Patientin den Alltag zu erleichtern. Die Forscher glauben jedoch, dass die Möglichkeiten der Gehirn-Computer-Schnittstellen noch nicht ausgereizt sind. Sie hoffen, die Motorik der Patientin weiter verfeinern zu können.

rme