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Gelähmter lernt fühlen : Endlich wieder etwas spüren

  • -Aktualisiert am

Nathan Copeland kann über einen Roboterarm, den er mit seinen Gedanken steuern kann, Berührungen empfinden. Bild: UPMC/Pitt Health Sciences

„Sie werden nie wieder mit den Händen fühlen können“, wurde dem gelähmten Nathan Copeland prophezeit. Doch nun haben Wissenschaftler dafür gesorgt, dass er mit vier winzigen Hirnimplantaten wieder spüren kann - sogar über einen Roboterarm.

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          Durch einen schweren Autounfall jegliche Empfindungen in den Händen verloren zu haben und diese zehn Jahre später wiederzugewinnen – diese unglaubliche Erfahrung durfte Nathan Copeland machen. Er profitiert von einer Technik, die an der Universität von Pittsburgh und dem dortigen medizinischen Zentrum, entwickelt worden ist. Die Technik basiert auf einer Stimulierung des Gehirns, wodurch Gelähmte wieder etwas empfinden können. Ihr Verfahren stellen die Forscher um Robert Gaunt in der Zeitschrift „Science Translational Medicine“ vor.

          Nathan Copeland wurde bei seinem Unfall im Jahre 2004 im Alter von 18 Jahren am Rückenmark verletzt und war dadurch von Brusthöhe abwärts gelähmt. Folglich hatte er in seinen Gliedmaßen keinerlei Gefühle mehr. Kurz nach dem Schicksalsschlag bewarb er sich für eine Studie, die von den Forschern der Universität von Pittsburgh angeboten wurde. Fast zehn Jahre später wurde er von den Wissenschaftlern kontaktiert. Nachdem er die Eingangstests bestanden hatte, implantierte ihm die Neurochirurgin Elizabeth Tyler-Kabara vier Mikroelektroden-Arrays in sein Hirn. Diese sollten später die Schnittstelle zwischen seinem Hirn und einem Roboterarm („Brain-Machine-Interface“) herstellen. Mit Hilfe des Mikroelektroden-Arrays, die Neuronen elektrisch stimulieren, können Berührungen wieder wahrgenommen werden - eine Technik, die als intrakortikale Mikrostimulation bekannt ist. Vor der Operation hatte Tyler-Kabara und ihre Kollegen mittels bildgebender Verfahren die Hirnregion von ihrem Patienten Copeland identifiziert, die für die Kontrolle von Bewegungen und Berührungen in seiner Hand und seinen Fingern zuständig ist.

          Ein künstliches Empfinden

          Als die Forscher um Robert Gaunt die Hirnbereiche von Nathan Copeland, die mit den Elektroden verbunden waren, mit elektrischen Spannungspulsen reizten, konnte der 28-jährige Mann Wärme und Druck auf seiner Handfläche und den vier Fingern seiner rechten Hand spüren. Wie die Forscher berichten, beschrieb Copeland fast alle Reize als ein Gefühl, als würde jemand seine Finger berühren oder schieben. Dieses künstlich erzeugte Empfinden sei im Laufe der sechsmonatigen Studie stabil geblieben. Dann wurde Copelands Hirn über die Schnittstelle mit einem Roboterarm verbunden: Der gelähmte Patient  sollte über den Roboterarm, den er mit seinen Gedanken steuern konnte, Berührungen empfinden. Das Ergebnis: In knapp 84% der Fälle konnte er die angetippten Roboterfinger richtig identifizieren.

          Die Ergebnisse zeigen, dass Hirnimplantate in der Lage sind, lebensechte Berührungen bei Gelähmten hervorzurufen. Das wiederum könnte zur Entwicklung von besseren neuroprothetischen Gliedmaßen führen. Das große Ziel sei es, so die Forscher aus Pittsburgh, einen Roboterarm zu entwickeln, der sich bewegen und auch fühlen kann, wie ein echter Arm.

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