Nur mit der Kraft ihrer Gedanken können gelähmte Menschen eine Hand-Prothese steuern und Computer bedienen. Die Technik macht Hoffnung - und hat doch Grenzen.
Matthew Nagles neue Hand liegt in seinem Schoß. Die Augen des 26-jährigen Amerikaners sind zu Schlitzen verengt, während er das Körperteil fixiert, mit dem er zwar verbunden ist, aber das doch nicht zu seinem Körper gehört.
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Im Kopf des querschnittsgelähmten Mannes stecken zwei Anschlüsse, aus denen daumendicke Kabel bis in die rosig-fleischige Gummihand in seinem Schoß führen. Im Labor der Brown University in Providence herrscht Stille.
In dem Video, das der Neurowissenschaftler John Donoghue und sein Team über ihre Arbeit mit Nagle gedreht haben, ist nur das Atmen ihres Patienten zu hören, während der sich konzentriert und mit der Kraft seiner Gedanken die Hand-Prothese steuert.
Vier mal vier Millimeter
Der Daumen bewegt sich auf Zeige- und Mittelfinger zu - möglich macht das ein Sensor, der erstmals in ein Menschen-Hirn implantiert wurde.
Vier mal vier Millimeter misst das Gerät, das Donoghues Leute ihrem Patienten eingepflanzt haben (Nature, Bd.442, S.164, 2006). Das Gerät ließe sich mit einer winzigen Bürste vergleichen: Etwa 100 goldene Drähtchen sind direkt mit den Neuronen im motorischen Areal der Hirnrinde verknüpft und geben dessen Impulse an einen Computer weiter, der die künstliche Hand steuert.
Die neuromotorische Prothese wurde dem Patienten bei geöffnetem Schädel mit einer Luftpistole eineinhalb Millimeter unter die Hirnoberfläche geschossen. Die Impulse werden mit Kabeln, die durch ein Loch in der Schädeldecke führen, an einen Computer geleitet.
In weiteren Versuchen steuerte William Nagle, der seit einer Messerattacke vom Hals abwärts gelähmt ist, mit der Kraft seiner Gedanken auch einen Cursor über einen Computerbildschirm, öffnete E-Mails und bediente ein einfaches Computerspiel.
Überraschend war für die Neurowissenschaftler, dass die motorischen Bereiche des Hirns des Patienten noch immer in der Lage waren, Befehle auszusenden. Schließlich ist Nagle bereits seit fünf Jahren gelähmt.
Wunsch und Wirklichkeit
Die Forscher fürchteten deshalb, dass der motorische Cortex Fähigkeiten eingebüßt haben könnte. Dass die Technik nun funktioniere, veranlasse zu großer Hoffnung, sagt Donoghue. Möglicherweise ließen sich so bald "verloren gegangene motorische Fähigkeiten wiedererlangen oder ersetzen", hofft er.
Probleme bereitete den Wissenschaftlern noch, dass in manchen Bewegungen eine Lücke zwischen Wunsch und Wirklichkeit klaffte: Mit 15 bis 25 Prozent beziffern die Neuroforscher die Abweichung zwischen dem, was Matthew Nagle wollte, und dem, was der Cursor auf dem Bildschirm tatsächlich tat.
Ein weiteres Problem: Die Gedanken wurden noch zeitverzögert in Bewegungen umgesetzt. Daran jedoch arbeitet ein Team um Krishna Shenoy von der Universität Stanford, das ebenfalls in Nature von einem Hochleistungs-Interface zwischen Hirn und Rechner berichtet. Dieses beruht jedoch auf Reaktionsmustern von Affen und ist deshalb noch nicht direkt auf Neuroprothesen für Menschen übertragbar.
Dennoch: Ein Implantat in das Hirn eines Menschen einzusetzen bleibe stets ein Risiko, argumentiert Gabriel Curio, Leiter des Forschungsprojekts Berlin-Brain-Computer Interface (BBCI). Mit diesem Vorhaben verfolgt der Neurologe an der Charité in Berlin ähnliche Ziele wie die Wissenschaftler um Donoghue.
Allerdings ohne operativ direkt in das Gehirn einzugreifen: Mit bis zu 130 an der Kopfhaut befestigten Elektroden werden Signale ausgelesen und als Steuerungsbefehle an einen Computer gesendet.
Eine Technik ohne Risiko, die bislang jedoch noch nicht so genaue Ergebnisse liefert wie das Verfahren aus den USA. Ein weiterer Vorteil der invasiven Methode: Matthew Nagle kann die künstliche Hand steuern und dabei auch sprechen.
Linke mit neuer Führung
(SZ vom 14.7.2006)
