Das Gedankenexperiment

In einer bemerkenswerten Studie benutzte eine gelähmte Frau ihren Verstand, um einen Roboterarm zu steuern. Wenn es doch nur einen realistischen Weg gäbe, diese Technologie aus dem Labor ins echte Leben zu holen. Durch

• Antonio Regalado Archivseite

17. Juni 2014

Bei meinem ersten Telefonat mit Jan Scheuermann war ich etwa 15 Minuten zu spät. Als ich versuchte, mich dafür zu entschuldigen, dass ich sie warten ließ, hielt sie mich auf. Ich habe nicht nur herumgesessen und auf dich gewartet, weißt du, sagte sie, bevor sie sich erwischte. Nun, eigentlich bin ich war rumsitzen.

Der 54-jährige Scheuermann ist seit 14 Jahren gelähmt. Sie hatte in Kalifornien gelebt und ein Teilzeitgeschäft geführt, das Mystery-Theater-Dinner veranstaltete, bei denen Gäste Rollen spielten, die sie für sie komponiert hatte. Vollkommen gesund, verheiratet, mit zwei Kindern, sagt sie. Eines Abends, während eines Abendessens, das sie organisiert hatte, fühlte es sich an, als würden ihre Beine hinter ihr schleifen. Ich hielt es für eine kalte, verschneite Nacht, aber es gab ein paar Stufen im Haus, und Junge, ich hatte wirklich Probleme, sagt sie.

Diese Geschichte war Teil unserer Juli-Ausgabe 2014

• Siehe den Rest der Ausgabe
• Abonnieren

Es folgten monatelange Arztbesuche und Fehldiagnosen. Ein Neurologe sagte, sie habe Multiple Sklerose. Zu diesem Zeitpunkt benutzte sie einen elektrischen Rollstuhl und verblasste schnell. Sie dachte, sie würde sterben, also zog sie nach Pittsburgh, wo ihre Familie sich um ihre Kinder kümmern konnte. Schließlich wurde bei ihr eine seltene Krankheit namens Spinozerebelläre Degeneration diagnostiziert. Sie kann ihren Körper spüren, aber die Nerven, die die Signale ihres Gehirns weiterleiten, funktionieren nicht mehr. Ihr Gehirn sagt Move, aber ihre Gliedmaßen können nichts hören.

Vor zweieinhalb Jahren haben Ärzte Scheuermann zwei Ports in den Schädel geschraubt (sie nennt sie Lewis und Clark). Die Ports ermöglichen es Forschern, Kabel einzuführen, die mit zwei reißnagelgroßen Implantaten in den motorischen Kortex ihres Gehirns verbunden sind. Zwei- bis dreimal pro Woche schließt sie sich einem Wissenschaftlerteam der University of Pittsburgh an und wird an einen Roboterarm angeschlossen, den sie mit ihrem Verstand steuert. Sie verwendet es, um Blöcke zu verschieben, Kegel zu stapeln, High Fives zu geben und für alberne Bilder zu posieren, und tut so, als würde sie einen oder zwei Forscher ausschalten. Sie nennt den Arm Hector.

Scheuermann, die sagt, dass sie in ihren Träumen nicht behindert ist, unterzog sich 2012 einer Gehirnoperation, nachdem sie ein Video von einem anderen gelähmten Patienten gesehen hatte, der mit seinen Gedanken einen Roboterarm steuerte. Sie bewarb sich sofort für das Studium. Während der Operation benutzten die Ärzte eine Luftpistole, um die beiden winzigen Betten aus Silikonnadeln, die Utah-Elektrodenanordnung genannt werden, in ihren motorischen Kortex zu schießen, den schmalen Hirnstreifen, der über den Kopf bis zu den Kiefern verläuft und die willkürliche Bewegung kontrolliert . Sie erwachte mit pochenden Kopfschmerzen und der schlimmsten Reue des Käufers aus der Operation. Sie konnte nicht glauben, dass sie sich einer freiwilligen Gehirnoperation unterzogen hatte. Ich dachte, Bitte, Gott, lass das nicht umsonst sein. Meine größte Angst war, dass es nicht funktionieren würde, sagt sie. Aber innerhalb weniger Tage kontrollierte sie den Roboterarm, und das mit unerwartetem Erfolg: Ich bewegte zum ersten Mal seit Jahren wieder etwas in meiner Umgebung. Es war keuchend und aufregend. Auch die Forscher konnten sich wochenlang nicht das Lächeln vom Gesicht wischen.

Jan Scheuermann stapelt Kegel mit einem gedankengesteuerten Roboterarm, während der wissenschaftliche Mitarbeiter Brian Wodlinger ihre Arbeit beobachtet.

Scheuermann ist einer von etwa 15 bis 20 gelähmten Patienten, die an Langzeitstudien zu Implantaten teilgenommen haben, die Informationen vom Gehirn an einen Computer übermitteln können. Sie ist die erste Versuchsperson in Pittsburgh. Neun weitere, darunter Menschen im fortgeschrittenen Stadium von ALS, haben sich in einer eng verwandten Studie namens BrainGate ähnlichen Tests unterzogen. Weitere vier eingesperrte Patienten, die sich nicht bewegen oder sprechen können, haben dank eines anderen Elektrodentyps namens Neural Signals, der von einer georgischen Firma entwickelt wurde, ihre Kommunikationsfähigkeit wiedererlangt.

Ein Drittel dieser Patienten wurde seit 2011 operiert, als die US-amerikanische Food and Drug Administration sagte, sie würde die Regeln für das Testen wirklich zukunftsweisender Technologien wie Gehirn-Maschine-Schnittstellen lockern. Weitere menschliche Experimente sind im Gange. Einer, bei Caltech, möchte einem Patienten die autonome Kontrolle über das Android-Tablet-Betriebssystem von Google geben. Ein Team der Ohio State University setzte im April in Zusammenarbeit mit der Forschungs- und Entwicklungsorganisation Battelle einem Patienten ein Implantat ein, mit der Absicht, die Gehirnsignale des Patienten zu verwenden, um an seinem Arm angebrachte Stimulatoren zu steuern. Battelle beschreibt die Idee als Reanimation eines gelähmten Gliedes unter freiwilliger Kontrolle durch die Gedanken des Teilnehmers.

Diese nervenaufreibenden Studien basieren auf der Tatsache, dass die Aufzeichnung der elektrischen Aktivität einiger Dutzend Zellen im Gehirn ein ziemlich genaues Bild davon geben kann, wo jemand beabsichtigt, eine Gliedmaße zu bewegen. Wir sind technologisch darauf beschränkt, ein paar hundert Neuronen aus Milliarden in Ihrem Gehirn zu entnehmen .

Die in Pittsburgh verwendete Technologie wurde in Physiologielabors entwickelt, um Tiere zu untersuchen, und sie ist offensichtlich noch experimentell. Die gebündelten Drähte führen von Scheuermanns Schädel zu einem sperrigen Rack aus Signalprozessoren, Verstärkern und Computern. Der neun Pfund schwere Roboterarm, der vom Militär bezahlt wird, hat eine geschickte Hand und Finger, die lebensechte Bewegungen ausführen können, aber er ist wählerisch, bricht häufig und ist etwas gefährlich. Wenn etwas nicht funktioniert, suchen Doktoranden im Kabelgewirr nach losen Verbindungen.

John Donoghue, der Neurowissenschaftler der Brown University, der die längerfristige BrainGate-Studie leitet, vergleicht die heutigen Gehirn-Maschine-Schnittstellen mit den ersten Herzschrittmachern. Diese frühen Modelle waren auch mit Elektronikkarren ausgestattet, bei denen Drähte durch die Haut in das Herz gestanzt wurden. Einige waren mit Handkurbeln ausgestattet. Wenn man nicht weiß, was los ist, behält man so viel wie möglich außen und so wenig wie möglich innen, sagt Donoghue. Heutzutage sind Herzschrittmacher jedoch autark, mit einer langlebigen Batterie versorgt und in einer Arztpraxis installiert. Donoghue sagt, dass Gehirn-Maschine-Schnittstellen am Anfang einer ähnlichen Entwicklung stehen.

Damit aus hirngesteuerten Computern ein Medizinprodukt wird, muss es eine wirtschaftliche Begründung geben und die Risiken müssen durch die Belohnung ausgeglichen werden. Der Fall Scheuermann hat bisher gezeigt, dass diese Bedingungen erfüllt werden können. 2013 berichtete das Pittsburgh-Team in der medizinischen Fachzeitschrift the . über die Zusammenarbeit mit Scheuermann Lanzette . Nach zwei Wochen, so berichteten sie, konnte sie den Roboterarm dreidimensional bewegen. Innerhalb weniger Monate konnte sie sieben Bewegungen ausführen, darunter das Drehen von Hectors Hand und das Bewegen des Daumens. Irgendwann wurde sie dabei gefilmt, wie sie sich mit einem Bissen in eine Tafel Schokolade fütterte, ein Ziel, das sie sich selbst gesetzt hatte.

Die Forscher versuchten zu zeigen, dass sie nahe an etwas Praktischem waren – der Hilfe bei sogenannten Aufgaben des täglichen Lebens, die für die meisten Menschen selbstverständlich sind, wie zum Beispiel beim Zähneputzen. Während der Studie wurden Scheuermanns Fähigkeiten mit dem Action Research Arm Test untersucht, dem gleichen Set aus Holzblöcken, Murmeln und Bechern, mit dem Ärzte die Handfertigkeit von Menschen mit kürzlichen Verletzungen bewerten. Sie erreichte 17 von 57 Punkten, ungefähr so ​​gut wie jemand mit einem schweren Schlaganfall. Ohne Hector hätte Scheuermann null getroffen. Die gewonnenen Erkenntnisse 60 Minuten .

Zuerst war es Erfolg, Erfolg, Erfolg, aber Scheuermann sagt, niemand habe ihr gesagt, dass das Implantat möglicherweise nicht mehr funktioniert. Allmählich zeichnet es von weniger Neuronen auf. Ihre Kontrolle über den Roboterarm lässt nach.

Seit dem Wegfall der TV-Kameras sind jedoch einige Mängel der Technik offensichtlich geworden. Scheuermann bewies zunächst immer wieder neue Fähigkeiten. Es war Erfolg, Erfolg, Erfolg, sagt sie. Aber die Kontrolle über Hector ist schwieriger geworden. Der Grund dafür ist, dass die Implantate im Laufe der Zeit die Aufzeichnung einstellen. Das Gehirn ist eine feindliche Umgebung für Elektronik, und kleine Bewegungen des Arrays können auch Narbengewebe aufbauen. Die Wirkung ist Forschern gut bekannt und wurde hunderte Male bei Tieren beobachtet. Nacheinander können weniger Neuronen erkannt werden.

Scheuermann sagt, niemand habe es ihr gesagt. Das Team sagte, dass sie irgendwann einen Verlust von Neuronensignalen erwarteten. Ich war es nicht, also war ich überrascht, sagt sie. Routinemäßig steuert sie den Roboter jetzt nur noch in drei bis fünf Dimensionen und hat nach und nach die Fähigkeit verloren, Daumen und Finger zu öffnen und zu schließen. War das überhaupt wie ihre Erfahrung, gelähmt zu werden? Ich stellte ihr die Frage ein paar Tage später per E-Mail. Sie antwortete in einer Nachricht, die von einem Assistenten getippt wurde, der die meisten Tage bei ihr bleibt: Ich war enttäuscht, dass ich es wahrscheinlich nie besser machen würde, als ich es bereits getan hatte, aber akzeptierte es ohne Wut oder Bitterkeit.

Reanimation

Der Forscher, der das Pittsburgh-Experiment geplant hat, ist Andrew Schwartz, ein schlanker Minnesotaner, dessen Labor einen sonnenbeschienenen Boden einnimmt, der von drei grauen Metalltürmen mit Geräten dominiert wird, die verwendet werden, um Affen in benachbarten Suiten zu überwachen. Die Szenen aus den Versuchsräumen, die auf geschlossenen Fernsehgeräten zu sehen sind, entziehen sich dem Glauben. Auf einem Bildschirm dreht sich ein Metallrad wiederholt und ändert die Position eines leuchtend orangefarbenen Griffs. Nach jeder Umdrehung greift eine überdimensionale Roboterhand vom Bildschirmrand nach oben, um den Griff zu greifen. Inmitten der sich drehenden Maschinen kann man leicht das grau-rosa Gesicht des Rhesusaffen übersehen, der all dies über ein Kabel in seinem Kopf steuert.

Das in den 1990er Jahren erfundene Utah Electrode Array verfügt über 96 Siliziumnadeln, die die elektrischen Impulse von Neuronen im Gehirn aufzeichnen.

Die Technologie hat ihre Wurzeln in den 1920er Jahren mit der Entdeckung, dass Neuronen Informationen über elektrische Spitzen übermitteln, die mit einem dünnen Metalldraht oder einer Elektrode aufgezeichnet werden können. Bis 1969 hatte ein Forscher namens Eberhard Fetz ein einzelnes Neuron im Gehirn eines Affen mit einem Zifferblatt verbunden, das das Tier sehen konnte. Der Affe, stellte er fest, lernte, das Neuron schneller feuern zu lassen, um das Zifferblatt zu bewegen und als Belohnung ein Pellet mit Bananengeschmack zu erhalten. Obwohl es Fetz damals noch nicht bewusst war, hatte er das erste Brain-Machine-Interface entwickelt.

Schwartz half, diese Entdeckung vor 30 Jahren zu erweitern, als Physiologen begannen, von vielen Neuronen in lebenden Tieren aufzuzeichnen. Sie fanden heraus, dass, obwohl der gesamte motorische Kortex in einem Feuer elektrischer Signale ausbricht, wenn sich ein Tier bewegt, ein einzelnes Neuron dazu neigt, in Verbindung mit bestimmten Bewegungen am schnellsten zu feuern – z sonst schnell. Nehmen Sie von genügend Neuronen auf und Sie können eine ungefähre Vorstellung davon bekommen, welche Bewegung eine Person macht oder nur beabsichtigt. Es ist wie eine politische Umfrage, und je mehr Neuronen man abfragt, desto besser ist das Ergebnis, sagt er.

Die 192 Elektroden auf den beiden Implantaten von Scheuermann haben mehr als 270 Neuronen gleichzeitig erfasst, die meisten gleichzeitig vom menschlichen Gehirn gemessenen Werte. Schwartz sagt, deshalb sei ihre Kontrolle über den Roboter so gut gewesen.

Die neuronalen Signale werden von einer Software interpretiert, die als Decoder bezeichnet wird. Im Laufe der Jahre bauten Wissenschaftler immer bessere Decoder und probierten ehrgeizigere Steuerungsschemata aus. Im Jahr 1999 trainierte der Neurowissenschaftler Miguel Nicolelis der Duke University eine Ratte, einen Ausleger mit ihrem Verstand zu schwingen, um eine Belohnung zu erhalten. Drei Jahre später ließ Donoghue einen Affen einen Cursor in zwei Dimensionen über einen Computerbildschirm bewegen, und 2004 hatte sein BrainGate-Team den ersten menschlichen Langzeittest des Utah-Arrays durchgeführt, der zeigte, dass sogar jemand, dessen Gliedmaßen gelähmt waren Jahre konnten einen Cursor mental steuern. Im Jahr 2008 hatte Schwartz einen Affen, der sich mit einer Roboterhand einen Marshmallow schnappte und fütterte.

Einige gelähmte Menschen sehen in der Elektronik die beste Chance auf Genesung. Ich nehme es! Schneide meinen toten Arm ab und gib mir einen Roboter, mit dem ich bitte FÜHLEN kann! schrieb einen.

Scheuermann hat viele neue Aufgaben schnell ausprobieren können. Sie wurde gebeten, zwei Roboterarme gleichzeitig zu steuern und eine Kiste zu heben (ich habe es nur ein- oder zweimal geschafft, sagt sie). Einige Ergebnisse sind merkwürdig: Scheuermann kann Hectors Finger um einen Plastikkegel schliessen, aber oft nur, wenn sie vorher die Augen schließt. Spiegelt sich das Vorhandensein des Kegels irgendwie in den Feuerungsmustern der Neuronen wider? Schwartz hat Monate damit verbracht, es herauszufinden. Hinter solchen Unsicherheitspunkten können wichtige Entdeckungen darüber liegen, wie das Gehirn Aktionen vorbereitet und ausführt.

Scheuermann ließ sich einmal von ihrem Adjutanten mit aufklebbaren Rattenbarthaaren und einem flauschigen Schwanz kleiden, um die Forscher zu begrüßen. Es war eine düster-humorvolle Art, anzuerkennen, dass diese Experimente von menschlichen Freiwilligen abhängen. Sie sind bei weitem nicht so schwer zu trainieren wie diese Typen, sagt Schwartz und deutet mit dem Daumen auf die Reihe der Affenzimmer.

Diese Freiwilligen sind gefangen; einige von ihnen hoffen verzweifelt, dass die Wissenschaft einen Ausweg bieten kann. Realistischerweise ist das zu ihren Lebzeiten unwahrscheinlich. Der erste BrainGate-Freiwillige war ein 25-jähriger Matt Nagle, der durch ein Beatmungsgerät geatmet hatte, seit sein Rückenmark bei einem Messerkampf durchtrennt wurde. Er konnte 2004 einen Cursor auf einem Bildschirm bewegen. Aber Nagle wollte auch Selbstmord begehen und versuchte, andere dazu zu bringen, ihm dabei zu helfen Der Mann mit dem bionischen Gehirn , ein Buch von seinem Arzt geschrieben. Er starb 2007 an einer Infektion. In Online-Chat-Foren, in denen gelähmte Menschen hoffnungsvolle Neuigkeiten über mögliche Heilmittel wie Stammzellen austauschen, halten manche die Schnittstelle zwischen Gehirn und Maschine für verrückt. Andere beginnen zu denken, dass es ihre beste Chance ist. Ich nehme es! Schneide meinen toten Arm ab und gib mir einen Roboter, mit dem ich bitte FÜHLEN kann! schrieb einen.

Schwartz hofft, dieses Jahr körperliche Empfindungen mit dem Roboterarm zu erzeugen, wenn er einen weiteren querschnittsgelähmten Freiwilligen findet. Der nächste Patient erhält wie Scheuermann zwei Arrays im motorischen Kortex zur Steuerung des Roboterarms. Aber Schwartz sagt, Chirurgen werden zwei zusätzliche Implantate in den sensorischen Kortex des Freiwilligen platzieren; Diese empfangen Signale von Drucksensoren, die an den Fingerspitzen des Roboters angebracht sind. Studien des Duke-Labors von Nicolelis haben kürzlich bewiesen, dass Tiere solche elektrischen Eingaben wahrnehmen und darauf reagieren. Wir wissen nicht, ob das Subjekt es als Berührung empfinden wird, sagt Schwartz. Es ist sehr grob und einfach und eine zweifellos falsche Reihe von Annahmen, aber Sie können den Affen nicht fragen, was er gerade gefühlt hat. Wir denken, es wird eine neue wissenschaftliche Erkenntnis sein. Wenn der Patient sagen kann, wie es sich anfühlt, ist das eine Neuigkeit.

Ein weiteres wichtiges Ziel, das Schwartz und die BrainGate-Forscher teilen, besteht darin, den motorischen Kortex eines Freiwilligen mit Elektroden in seinen Gliedmaßen zu verbinden, die die Muskeln kontrahieren lassen – etwa um eine Hand zu öffnen und zu schließen. Im April gaben die Chirurgen aus Ohio, die mit Battelle zusammenarbeiten, bekannt, dass sie die ersten sein würden, die es versuchen würden. Sie setzten einem Mann mit einer Rückenmarksverletzung ein Gehirnimplantat ein. Und sobald sich der Patient erholt, sagt Battelle, werden Tests eingeleitet, um seine Finger, sein Handgelenk und seine Hand wiederzubeleben. Wir wollen jemandem helfen, die Kontrolle über sein eigenes Glied zu erlangen, sagt Chad Bouton, der verantwortliche Ingenieur des Projekts, der zuvor mit der BrainGate-Gruppe zusammengearbeitet hat. Kann jemand eine TV-Fernbedienung zur Hand nehmen und den Kanal wechseln? Obwohl Battelle nicht die Zustimmung der Aufsichtsbehörden erhalten hat, dies zu versuchen, besteht der offensichtliche nächste Schritt darin, ein bidirektionales Signal zu und von einem gelähmten Glied zu versuchen, das Kontrolle und Empfindung kombiniert, sagt Bouton.

Schnittstellenprobleme

Gehirn-Maschine-Schnittstellen scheinen schnell voranzukommen. Wenn Sie vom ersten Video dieses Affen zu jemandem vorspulen, der einen Roboter in sieben Dimensionen bewegt, Dinge aufnimmt und absetzt, ist das ziemlich dramatisch, sagt Lee Miller, ein Neurophysiologe an der Northwestern University. Aber was sich buchstäblich nicht geändert hat, ist das Array. Es ist der Stanley Steamer der Gehirnimplantate. Selbst wenn Sie Kontrolle demonstrieren, wird sie in zwei bis drei Jahren nachlassen. Wir brauchen eine Schnittstelle, die 20 Jahre hält, bevor daraus ein Produkt werden kann.

Das Utah-Array wurde in den frühen 1990er Jahren entwickelt, um Aufzeichnungen aus dem Kortex, ursprünglich von Katzen, mit minimalem Trauma des Gehirns zu machen. Es wird vermutet, dass sich um die nadelartigen Aufnahmespitzen von jeweils 1,5 Millimeter Länge Narbengewebe ansammelt. Wenn dieses Schnittstellenproblem gelöst ist, sieht Miller keinen Grund, warum es nicht 100.000 Menschen mit Gehirnimplantaten geben könnte, die Rollstühle, Computercursor oder ihre eigenen Gliedmaßen steuern. Schwartz fügt hinzu, wenn es auch möglich sei, von genügend Neuronen auf einmal zu messen, könnte sogar jemand mit einem gedankengesteuerten Roboterarm Klavier spielen.

Die modulare Beinprothese wurde vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University entwickelt und von der DARPA finanziert.

Forscher verfolgen mehrere Ideen zur Verbesserung der Gehirnschnittstelle. Es gibt Bestrebungen, ultradünne Elektroden, körperverträglichere Versionen oder flexible Elektronikfolien zu entwickeln, die sich um die Oberseite des Gehirns wickeln könnten. In San Francisco untersuchen Ärzte, ob solche Oberflächenelektroden, auch wenn sie weniger präzise sind, in einem Sprachdecoder verwendet werden könnten, der es einer Person wie Stephen Hawking ermöglichen könnte, über eine Gehirn-Computer-Schnittstelle zu sprechen. In einem ehrgeizigen Projekt, das letztes Jahr an der University of California in Berkeley gestartet wurde, versuchen Forscher, den sogenannten neuronalen Staub zu entwickeln. Das Ziel besteht darin, piezoelektrische Sensoren im Mikrometerbereich im gesamten Gehirn zu verstreuen und reflektierte Schallwellen zu verwenden, um elektrische Entladungen von nahegelegenen Neuronen einzufangen.

Jose Carmena, ein Berkeley-Forscher, der wie Schwartz mit Affen zusammenarbeitet, um die Grenzen der Gedankenkontrolle zu testen, trifft sich jetzt wöchentlich mit einer Gruppe von einem Dutzend Wissenschaftlern, um Pläne für bessere Möglichkeiten zur Aufzeichnung von Neuronen zu skizzieren. Aber was auch immer sie finden, müsste jahrelang an Tieren getestet werden, bevor es an einem Menschen ausprobiert werden könnte. Ich glaube nicht, dass das Utah-Array zum Schrittmacher des Gehirns werden wird, sagt er. Aber vielleicht ist das, was wir am Ende verwenden, nicht so anders. Sie sehen den neuesten Computer in Weltraummissionen nicht. Sie brauchen die robusteste Technologie. Hier ist es ähnlich.

Zahlenspiel

Um erfolgreich zu sein, muss jedes neue Medizinprodukt sicher, nützlich und wirtschaftlich sein. Im Moment erfüllen Brain-Machine-Interfaces diese Anforderungen nicht. Ein Problem ist das Risiko einer Gehirnoperation und die Möglichkeit einer Infektion. Laut Donoghue bei Brown ist das BrainGate-Team fast fertig mit der Entwicklung eines drahtlosen Senders von der Größe eines Zigarettenanzünders, der unter die Haut einer Person geht und das Infektionsrisiko verringert, indem er die Sockel und Drähte beseitigt, die die Gehirn-Maschine-Schnittstellen herstellen so unhandlich. Donoghue sagt, dass Implantate mit einem drahtlosen System bald eine realistische medizinische Option sein könnten.

Aber das wirft ein weiteres kniffliges Problem auf: Was werden die Patienten kontrollieren? Der Arm, den Scheuermann steuert, ist immer noch ein enorm teurer Prototyp, und er geht oft kaputt. Sie befürchtet, dass sich nicht jeder einen leisten kann. Stattdessen glaubt Leigh Hochberg, ein Neurologe am Massachusetts General Hospital, der die BrainGate-Studie mit Donoghue durchführt, dass die ersten Benutzer wahrscheinlich eingesperrte Patienten sein werden, die sich weder bewegen noch sprechen können. Hochberg würde es als Durchbruch bezeichnen, solchen Patienten eine zuverlässige Gedankenkontrolle über eine Computermaus zu ermöglichen. Dadurch könnten sie Wörter eingeben oder den Kanal auf einem Fernseher wechseln.

Doch selbst eingesperrte Patienten können ihre Augen oft bewegen. Dies bedeutet, dass sie einfachere Möglichkeiten zur Kommunikation haben, beispielsweise mit einem Eyetracker. Eine Umfrage der University of Michigan unter 61 ALS-Patienten ergab, dass etwa 40 Prozent von ihnen eine Operation wegen eines Gehirnimplantats in Betracht ziehen würden, aber nur, wenn sie mehr als 15 Wörter pro Minute kommunizieren könnten (ein Fünftel der Personen, die auf die Umfrage war bereits nicht in der Lage zu sprechen). BrainGate hat noch keine so hohen Geschwindigkeiten gemeldet.

Ohne ein klar definiertes Produkt, nach dem gesucht werden könnte, ist kein großes Unternehmen eingestiegen, um eine Neuroprothese für Tetraplegiker zu entwickeln. Ein Startup musste sein Geschäft aufgeben, nachdem es mehr als 30 Millionen US-Dollar gesammelt hatte.

Alle Teile der Technologie seien bis zu einem gewissen Grad gelöst worden, sagt Andy Gotshalk, CEO von Blackrock Microsystems, das das Utah-Array herstellt und einen Teil der BrainGate-Technologie erworben hat. Aber wenn Sie mich fragen, was das Produkt ist – ist es eine Armprothese oder ein Rollstuhl, den Sie steuern? – dann weiß ich es nicht. Dabei handelt es sich um ein Produkt auf höchstem Niveau, das Tetraplegikern das Leben erheblich erleichtern soll. Aber was genau das sein soll, steht noch nicht fest. Es ist einfach nicht konkret. Die Wissenschaftler bekommen einige hochrangige Veröffentlichungen, aber ich muss über den Businessplan nachdenken, und das ist ein Problem.

Ohne ein klares Produkt, auf das man zielen könnte, ist noch nie ein großes Unternehmen eingestiegen. Und die Risiken für ein Unternehmen sind besonders hoch, da es relativ wenige Patienten mit vollständiger Tetraplegie gibt – etwa 40.000 in den USA – und noch weniger mit fortgeschrittener ALS. Ein von Donoghue gegründetes Unternehmen, Cyberkinetics, musste sein Geschäft aufgeben, nachdem es mehr als 30 Millionen US-Dollar gesammelt hatte. Forscher kommen stattdessen mit kleinen Zuschüssen aus, die im Vergleich zu einer typischen kommerziellen Anstrengung zur Entwicklung eines neuen Medizinprodukts, die 100 Millionen US-Dollar kosten kann, unbedeutend sind. Es gibt kein einziges Unternehmen, das bereit ist, Geld in die Entwicklung einer Neuroprothese für Tetraplegiker zu investieren, und der Markt ist nicht groß genug für einen Risikokapitalgeber, sagt Gotshalk. Die Zahlen stimmen nicht.

Andere meinen, dass die Technologie hinter Gehirn-Maschine-Schnittstellen unerwartete Anwendungen haben könnte, die weit entfernt von der Steuerung von Roboterarmen sind. Viele Forscher, darunter Carmena und das Team von Battelle, versuchen herauszufinden, ob die Schnittstellen bei der Rehabilitation von Schlaganfallpatienten helfen könnten. Da sie einen großen Markt bilden, wäre dies ein Game Changer, sagt Carmena. Einige der Aufnahmetechnologien könnten nützlich sein, um psychiatrische Erkrankungen wie Depressionen oder Zwangsstörungen zu verstehen.

Zumindest in Scheuermanns Fall hat sich ihre Gehirn-Maschine-Schnittstelle als starke Medizin erwiesen. Als sie zum ersten Mal in Pittsburgh ankam, sagten ihre Ärzte, war ihre Stimmung flach und sie lächelte nicht. Aber Teil des Experiments zu sein, gab ihr Energie. Ich habe es geliebt. Ich hatte zum ersten Mal seit 20 Jahren Kollegen und fühlte mich gebraucht, sagt sie. Sie beendete das Diktieren eines Kriminalromans, Scharf wie eine Gurke , die sie vor ihrer Krankheit begonnen und online veröffentlicht hatte. Jetzt arbeitet sie an einem zweiten. Scheuermann sagte mir, sie hätte gerne einen Roboterarm zu Hause. Sie könnte die Tür öffnen, auf ihren Rasen rollen und mit Nachbarn sprechen. Vielleicht würde sie den Kühlschrank öffnen und sich ein Sandwich holen, das ihr Assistent für sie zubereitet hatte.

Unser Anruf war zu Ende. Der Moment war unangenehm. Ich konnte das Telefon auflegen, aber sie konnte nicht. Ihr Mann war einkaufen gegangen. Hector war wieder im Labor. Sie war allein und konnte sich nicht bewegen. Das ist in Ordnung, sagte Scheuermann. Ich lasse das Telefon einfach auf den Boden rutschen. Auf Wiedersehen.

verbergen