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Die Gehirnkontrolle eines gelähmten Gliedes lässt den Affen wieder laufen
Eine schematische Darstellung, wie Schweizer Wissenschaftler eine drahtlose Verbindung zwischen dem Gehirn eines gelähmten Affen und seinem Rückenmark herstellten, damit er laufen konnte.
In einem Schritt hin zu einer elektronischen Behandlung von Lähmungen sagen Schweizer Wissenschaftler, dass zwei teilweise gelähmte Affen unter der Kontrolle eines Gehirnimplantats laufen konnten.
Die Studien, die an der École Polytechnique Fédérale in Lausanne, Schweiz, durchgeführt wurden, schufen erfolgreich eine drahtlose Brücke zwischen dem Gehirn und den Hinterbeinen der Affen, die es ihnen ermöglichte, sich mit zaghaftem Gang auf einem Laufband fortzubewegen.
Die Forschung, veröffentlicht heute in der Zeitschrift Natur , vereint mehrere Technologien: ein Gehirnimplantat, das die Absicht eines Tieres zu gehen erkennt, am unteren Rückenmark angebrachte Elektroden, die die Gehmuskulatur stimulieren können, und eine drahtlose Verbindung zwischen den beiden.
Es ist fantastisch zu zeigen, dass man diese miteinander verbinden kann, sagt er Tschad-Taste , Leiter des Zentrums für Bioelektronische Medizin am Feinstein Institute for Medical Research in New York. Bouton arbeitete kürzlich mit einem menschlichen Freiwilligen zusammen, der Gehirnsignale nutzte, um seine gelähmte Hand über eine mit Elektroden verdrahtete Manschette zu steuern, und andere haben gezeigt, dass Patienten die Gehirnkontrolle über Roboter erlangen können .
Die neue Forschung scheint das erste Mal zu sein, dass eine drahtlose Gehirnsteuerung etabliert wurde, um das Gehen bei einem Tier wiederherzustellen. Es ist Teil einer Kampagne von Wissenschaftlern zur Entwicklung von Systemen, die vollständig implantierbar und unsichtbar sind und die die Willensbewegung gelähmter Menschen wiederherstellen könnten, sagt Bouton.
Die Experimente wurden von einem internationalen Team unter der Leitung von durchgeführt Gregor Courtine , ein Neurowissenschaftler, der sich auf epidurale elektrische Stimulation oder das Zappen des unteren Rückenmarks spezialisiert hat, um Schrittbewegungen zu provozieren.
Im Gegensatz zu Armbewegungen ist das Gehen eine automatisierte Bewegung, die teilweise unabhängig vom Rückenmark koordiniert wird. Courtines Gruppe hat zuvor gezeigt, dass sie eine gelähmte Ratte zum Laufen bringen kann, indem sie ihre Wirbelsäule stimuliert. Aber in diesem Fall waren die Forscher wie Puppenspieler, die die Hinterbeine des Tieres kontrollierten.
In ihrem Bericht beschreiben die Wissenschaftler, wie sie den nächsten Schritt unternahmen: Das Gehirn eines Tieres das Gehen kontrollieren zu lassen.
Zwei Rhesusaffen wurden an einer Seite des Rückenmarks verletzt, wodurch ein Bein vorübergehend gelähmt blieb. Courtines Team implantierte dann chirurgisch eine Reihe von Elektroden in der Größe einer Reißzwecke in ihr Gehirn, die in der Lage waren, die elektrische Aktivität von Neuronen in einem Bereich des Gehirns aufzuzeichnen, der die Beinbewegungen steuert.
Unter Verwendung eines drahtlosen Senders, der an der Brown University entwickelt wurde und am Schädel befestigt wird, wurden diese Gehirnsignale an eine spezielle Jacke weitergeleitet, die von den Affen getragen wurde. Wenn der Affe ans Gehen dachte, löste er eine vorprogrammierte Folge elektrischer Reize im unteren Rückenmark aus.
Ohne Hilfe des Systems hüpfte ein Affe mit dem verletzten Bein über ein Laufband. Sobald das System eingeschaltet war, begann der Affe jedoch, das Bein zu heben und zu senken und es zu belasten.
Courtine ist Gründerin eines Spin-off-Unternehmens der EPFL, G-Therapeutika , das etwa 40 Millionen US-Dollar gesammelt hat und die Rückenmarkstimulationstechnologie entwickelt, obwohl es sie noch nicht mit Gehirnimplantaten kombiniert.
Mit Jocelyne Bloch, Neurochirurgin am Universitätsspital Lausanne und Mitbegründerin des Unternehmens, testet es im Rahmen eines Rehabilitationsprogramms die Wirbelsäulenstimulation an acht Freiwilligen. Courtine sagt, dass einer der nächsten Schritte darin bestehen würde, Patienten eine direkte Gehirnkontrolle über solche Systeme zu geben, ein Experiment, das er innerhalb von fünf Jahren durchzuführen hofft.