Das Foto von der Hand mit sechs statt fünf Fingern sieht auf den ersten Blick aus wie eine Fälschung, so als hätte es jemand per Bildbearbeitung zusammenmontiert. Aber es ist echt: Mit dem kräftigen Extra-Finger zwischen Daumen und Zeigefinger kamen die zwei Probanden einer Freiburger Studie, in der das Foto kürzlich veröffentlicht wurde, bereits auf die Welt.
Grund für die zusätzlichen Finger ist eine seltene Veränderung im Erbgut. Meistens sind solche Extra-Finger verkümmert oder unbeweglich, dann werden sie direkt nach der Geburt oder später wegoperiert. Die beiden, Mutter und Sohn, waren jedoch ein doppelter Glücksfall für die Wissenschaftler in Freiburg. Einerseits eine seltene Gelegenheit, um zu untersuchen, wie das Gehirn mit der Steuerung eines zusätzlichen Gliedmaßes eigentlich zurechtkommt. Und andererseits um eine Antwort auf eine Frage zu finden, die sich Forscher schon länger stellen: Ist es überhaupt möglich, mehr als das zu händeln, was wir von Natur aus haben: fünf Finger an jeder Hand, zwei Arme, zwei Beine?
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Vor allem Wissenschaftler, die zusätzliche, künstliche Gliedmaßen entwickeln wollen - also zum Beispiel einen Extra-Arm oder -Finger - zerbrechen sich darüber den Kopf. Denn künstliche Arme und Finger, die fein greifen, tasten und zupacken können, gibt es schon länger. Nur diese zusätzlichen Körperteile mit dem Gehirn zu verknüpfen, das stellt die Forscher vor Probleme. "Die Frage ist: Hat unser Gehirn die Kapazitäten, um zusätzliche Gliedmaßen zu steuern?", sagt der Neurobiologe Carsten Mehring, einer der Autoren der Studie, die im Journal Nature Communications veröffentlicht wurde.
Um darauf eine Antwort zu finden, untersuchten er und seine Kollegen zunächst einmal, wie beweglich der zusätzliche Daumen ihrer Probanden überhaupt ist und was sich damit anfangen lässt. Die Wissenschaftler hatten dazu eigens ein Computerspiel entwickelt, für das man sechs Finger braucht. Für die beiden Probanden nach etwas Übung kein Problem: Das Spiel konnten sie mit einer Hand meistern, und zwar genauso gut und schnell wie andere mit zwei Händen. Mithilfe eines MRT-Scanners konnten die Wissenschaftler sehen, welche Hirnareale bei der Bewegung des sechsten Fingers besonders gut durchblutet und damit gerade am Arbeiten waren. Dabei zeigte sich ganz deutlich: Für die Bewegung der Extra-Finger hat das Gehirn zusätzliche Kapazitäten reserviert.
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"Dass die Probanden den zusätzlichen Finger unabhängig von den anderen Fingern bewegen können, hat uns durchaus überrascht", sagt Mehring. Ein zusätzlicher Finger, der sich nicht eigenständig, sondern nur zusammen mit einem anderen bewegen lässt - auch das hätte Ergebnis der Untersuchungen sein können. Denn für das Gehirn ist ein Gliedmaß mehr eine ganz schöne Herausforderung: Nicht nur die zusätzlichen Muskeln muss es steuern, sondern auch ständig koordinieren, dass der Zusatzfinger nicht mit den anderen zusammenstößt, und die Bewegungen - zum Beispiel beim Greifen - auf der ganzen Hand abgestimmt sind.
Diese Erkenntnis der Freiburger Forscher könnte ein wichtiger Schritt sein, um nicht nur das menschliche Gehirn besser zu verstehen, sondern vielleicht auch, um ihm zusätzliche Fähigkeiten zu verleihen. "Wir haben nun den ersten Hinweis darauf, dass unser Gehirn theoretisch fähig ist, zusätzliche Extremitäten zu steuern", sagt der Neurobiologe Mehring. Und zwar ohne, dass die Bewegung des restlichen Körpers dadurch eingeschränkt wird. Ob das auch für Extra-Gliedmaßen gelten würde, einen Roboter-Arm etwa, den sich ein erwachsener Mensch anlegt, lässt sich anhand der vorliegenden Untersuchung noch nicht sagen. Denn Mutter und Sohn hatten den Zusatzfinger von Geburt an. "Bei der Entwicklung des Gehirns wurde er mitberücksichtigt", sagt Mehring.
Doch selbst wenn sich herausstellen sollte, dass ein ausgewachsenes Gehirn doch keine weiteren Gliedmaßen steuern kann - den Traum von Extra-Beinen, Armen oder Fingern müsste man nicht gleich aufgeben. Es gibt Ideen, wie das funktionieren könnte, zumindest, wenn man dafür in Kauf nähme, dass andere Teile des Körpers so lange dann nicht beweglich sind.
Konkret könnte das zum Beispiel heißen, sich eine Art Korsett umzulegen, um ein Roboterbein zu steuern - diese Methode entwickelten amerikanische Forscher schon 2017. Sensoren registrieren, wenn die Person Muskeln am Rumpf anspannt. Je nachdem, welcher Bauch- oder Brustmuskel sich zusammenzieht, bewegt sich das Roboterbein nach hinten, nach links oder nach rechts. Das lässt sich in kurzen Videos anschauen: Der zuckende Oberkörper der Probanden irritiert ein bisschen, aber die Roboterbeine bewegen sich.
Mit einem mechanischen Zusatzarm könnte ein Chirurg ohne Hilfe operieren
Eine ähnliche Idee hatten auch italienische Wissenschaftler. Statt die Sensoren am Rumpf anzubringen, klebten sie diese jedoch auf die Stirn ihrer Probanden. Wenn diese nun die Stirn runzelten oder ihre Augenbrauen hochzogen, bewegte sich ein mechanischer sechster Finger, angebracht am Handgelenk.
Und eine Schweizer Forschergruppe ließ bereits ein Jahr zuvor ihre Probanden einen dritten Arm testen: Die Steuerung dieses Arms funktionierte, nach etwas Übung, so ähnlich wie Gasgeben beim Autofahren, also mit dem Fuß, im Sitzen. Denn der ist schließlich bei vielen Tätigkeiten verzichtbar.
An Ideen, wo solche zusätzlichen Gliedmaßen hilfreich wären, mangelt es nicht: Der Chirurg könnte so im OP-Saal Skalpell und Haken selbst halten und ohne Hilfe operieren. Extra-Beine könnten gelähmte Menschen nach einem Schlaganfall beim Laufen stützen. Und viele besonders unliebsame Aufgaben könnte ein quasi unermüdbarer Roboter-Arm erledigen, gesteuert von einem Menschen: Das Tragen von schweren Umzugskartons zum Beispiel oder besonders anstrengende Arbeiten auf einer Baustelle.
