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Dieser gelähmte Mann verwendet zum ersten Mal seit Jahren eine Neuroprothese, um seinen Arm zu bewegen
William Kochevar aus Cleveland kann seinen rechten Arm und seine Hand langsam bewegen. Keine große Sache – außer dass der 56-Jährige seit einem Fahrradunfall vor zehn Jahren von den Schultern abwärts gelähmt war.
Der Aufbau, der es Kochevar ermöglicht, seinen Arm wieder zu bewegen, ist eine Neuroprothese mit zwei winzigen Aufzeichnungschips, die in seinen motorischen Kortex implantiert sind, und weiteren 36 Elektroden, die in seinen rechten Arm eingebettet sind.
Jetzt werden bei seinen wöchentlichen Besuchen in einem Labor in Ohio die in seinem Gehirn gesammelten Signale erfasst und an seinen Arm gesendet, damit er einige einfache freiwillige Bewegungen ausführen kann. Ich war völlig erstaunt, sagt Kochevar.
Während Wissenschaftler zuschauten und Elektronikblöcke überwachten, konnte er schließlich aus einer Kaffeetasse trinken und sich mit Kartoffelpüree füttern, obwohl er dafür seinen Arm auf einem mechanisierten Geschirr abstützen musste. Das Größte, was ich nicht kann, ist, meinen Arm alleine auf und ab zu bewegen, sagt er.
Forscher haben zuvor Labortiere und etwa ein Dutzend Menschen mit Gehirnimplantaten ausgestattet, damit sie Computer-Cursor oder Roboterarme direkt mit ihren Gedanken steuern können. Die neue Arbeit zeigt, wie Forscher einen nächsten Schritt versuchen, indem sie Gehirn-Computer-Schnittstellen mit funktioneller elektronischer Stimulation verschmelzen oder Muskeln in den Gliedmaßen schockieren, damit sie sich zusammenziehen und Bewegungen verursachen.
Was wir tun, ist, die Rückenmarksverletzung zu umgehen, sagt Bolu Ajiboye, der biomedizinische Ingenieur an der Case Western Reserve University, der das Experiment leitete, über das heute berichtet wird Die Lanzette .
Letztes Jahr berichtete ein anderes Team über die Verwendung eines Gehirnimplantats, um eine teilweise Handbewegung bei einem anderen Subjekt wiederherzustellen.
Wenn sich eine nicht behinderte Person bewegt, erzeugt das Gehirn einen Gedanken oder Befehl in Form von elektrischen Impulsen. Diese reisen normalerweise durch das Rückenmark und zu den Gliedmaßen. Bei einer Person mit einer schweren Rückenmarksverletzung wie Kochevar ist dieser Weg blockiert.
Um die Verletzung zu umgehen, verwendet Ajiboye die beiden in Kochevars Gehirn implantierten Chips, um zu messen, wie Neuronen feuern, wenn er daran denkt, sich zu bewegen. Die von einem mathematischen Algorithmus verarbeiteten Signale werden dann an die Elektroden in Kochevars Ober- und Unterarm weitergeleitet. Die Studie ist Teil eines Pilotversuch von Wissenschaftlern der Case Western Reserve University und des Cleveland Functional Electrical Stimulation Center.
„Zuerst musste ich wirklich hart nachdenken, um es zum Laufen zu bringen“, sagt Kochevar. Ich denke immer noch darüber nach, aber ich erkenne nicht, dass ich darüber nachdenke.
Kochevars Armbewegungen bleiben sehr begrenzt und langsam. Andrew Schwartz, Professor für Neurobiologie an der University of Pittsburgh, sagt, dass Wissenschaftler besser darin werden müssen, Gedanken in die komplexen Muskelaktivierungen zu übersetzen, die für kompliziertere oder flüssigere Armbewegungen erforderlich sind.
Die Mechanik, Muskeln im Schwebezustand mit einer gewünschten Bewegung zusammenziehen zu lassen, ist ein wirklich schwieriges Problem, und ich bin mir nicht sicher, ob sie sich sehr weit in diese Richtung bewegt haben, sagt er.
Das ist nur ein Grund dafür, dass Brain Interfaces vermutlich noch viele Jahre von der Praxistauglichkeit entfernt sind. Kochevars Implantate sind beispielsweise mit zwei großen Sockeln verbunden, die auf seinem Kopf sitzen, an die dann ein Computer angeschlossen ist. Und die Gehirnelektroden selbst würden voraussichtlich in ein bis vier Jahren die Aufzeichnung einstellen, sagt Maryam Shanechi, Forscherin für Gehirn-Computer-Schnittstellen an der University of Southern California. Laut Shanechi möchten Patienten möglicherweise nicht das Risiko eingehen, Gehirnimplantate zu erhalten, die nicht langlebig sind.