Brain-Computer-Interface - So bewegt ein Gelähmter seine Hand Ein Gelähmter kann mithilfe eines Hirnimplantats, eines Computers und einer Armmanschette mit Elektroden wieder seine Hand bewegen. Er ist Teil eines medizinischen Forschungsprojekts und noch ein Einzelfall. © Foto: Ohio State University
  • Gelähmter kann mit Chip im Kopf Hände wieder steuern.
  • Mit diesem Exoskelett können gelähmte Menschen gehen.
  • Kraft der Gedanken steuert Roboterarm.

Drei Schlagzeilen. Eine davon erschien diese Woche und erzählt die Geschichte eines Querschnittgelähmten, der dank eines Chips im Gehirn und Elektroden am Unterarm sein rechtes Handgelenk und die Finger wieder ansatzweise bewegen kann. Wie mag es sich anfühlen, so etwas zu lesen, wenn man auf einen Rollstuhl angewiesen ist, nicht mal barrierefrei zur Arbeit kommt und sich für die Bewilligung jedes Hilfsmittels durch die deutsche Krankenkassen-Bürokratie kämpfen muss? Vor dem Hintergrund der Alltagssorgen von Menschen mit Handicap bekommen solche Einzelfall-Geschichten vom "medizinischen Wunder", von der "Hoffnung auf Hightech" einen bitteren Beigeschmack.

Einer von Hunderttausenden hat so eine Chance

Nun also ein junger Mann aus den USA. Ian Burkhart, von den Schultern abwärts gelähmt nach einem Badeunfall als 19-Jähriger. Als eine Welle ihn im Sommer 2010 mit voller Wucht gegen eine Sandbank spült, bricht er sich den Hals auf Höhe des fünften Wirbels – das Rückenmark wird durchtrennt. Seine Arme kann er noch leicht bewegen, Handgelenke und Finger nicht mehr.

Ian Burkhart hatte trotzdem Glück, dass er den Unfall überhaupt überlebt hat. Und dass er von Neurowissenschaftlern um Ali Rezai von der Ohio State University als Versuchsperson ausgewählt wurde. So eine Chance bekommen wenige.

Umleitung ums zerstörte Rückenmark

An ihm testen Mediziner eine Art Umleitung: einen Bypass um sein zerstörtes Rückenmark. Ein Chip im Kopf verarbeitet dabei Signale aus dem Gehirn, wandelt sie um in einen Algorithmus, den ein Computer versteht, und steuert so eine mit Elektroden versehene Arm-Manschette. Die Elektroden senden Impulse, welche die Muskeln stimulieren. Im Jahr 2014 konnte Burkhart so erstmals wieder seine Hand öffnen und schließen. Im Magazin Nature (Bouton, Rezai et al., 2016) berichtet das Forscherteam jetzt von den Fortschritten.

Zuerst wurde Burkhart ein Silikonplättchen ins Gehirn implantiert, das in die Hirnregion ragt, die für die Motorik des rechten Armes zuständig ist. Ein dünner Draht leitet die Signale, die dort entstehen, bis zur Kopfhaut weiter – an dieser Stelle kann man die Kabel zum Arm anschließen. Keine ungefährliche Operation. Außerdem ragt das Implantat jetzt aus der Schädeldecke heraus – eine dauerhafte Wunde, die Probleme machen könnte.

Für das Training mit der Apparatur verkabeln Wissenschaftler diesen Chip mit der Manschette am Arm aus 130 Elektroden. Das Prinzip: Sobald Burkhart sich auf die Bewegung des Arms konzentriert, registriert der Chip im Kopf diese Signale, wandelt sie um und sendet sie an die Elektroden, die daraufhin die gewünschte Armbewegung durch ihre Impulse anregen.

Drei Mal die Woche fährt Burkhart für Tests ins Battelle Memorial Institute in Columbus, wo ihm Forscher dann eine Box an die Schnittstelle im Kopf schrauben und den Arm "anschließen". Dann übt er den Umgang mit der Technik, trainiert verschiedene Gedanken, die verschiedene Bewegungen auslösen sollen. "Am Anfang musste ich mich derart konzentrieren, dass ich nach kurzer Zeit so k. o. war wie nach einer fünfstündigen Prüfung", sagt er. Nach Jahren des Trainings kann er sich ein Getränk eingießen und es mit einem Löffel umrühren oder eine Magnetkarte durch ein Lesegerät ziehen. Leider nur im Labor. Im Alltag braucht er Hilfe von anderen.

Wichtige Grundlagenforschung, die ganz am Anfang steht

Mit nach Hause nehmen kann Burkhart das Gerät nämlich noch nicht. Und die Kabel sind störend. Er würde sich eine kabellose Datenübertragung wünschen, doch dafür sind die Datenmengen, die vom Kopf in den Arm laufen müssen, zu groß. Und es gibt weitere Hürden: Das Gehirn nimmt das Implantat als Fremdkörper wahr und kapselt die Elektroden mit der Zeit ab, sodass die Signale auf Dauer schwächer werden.

All das zeigt: Die Forschung an solchen Mensch-Computer-Schnittstellen steht noch ganz am Anfang. Sie ist wichtige Grundlagenforschung, keine Frage. Eines Tages könnten Technologien dieser Art Querschnittgelähmten vielleicht wirklich helfen. Doch bis dahin werden Jahrzehnte vergehen. Und selbst wenn es etwas bis zur Marktreife schafft, wäre da noch das Problem der Finanzierung: Die Technik müsste massentauglich und robust sein, Krankenkassen müssten so etwas als Hilfsmittel finanzieren, Wartungskosten inbegriffen. Und die Kosten-Nutzen-Abwägung im Vergleich zu anderen Hilfsmitteln müsste klar für so eine Technologie sprechen. Ein weiter Weg.

Darauf, dass zu Lebzeiten noch eine Technik entwickelt wird, mit der das eigene Handicap auszugleichen oder zumindest zu lindern wäre, hoffen deshalb die wenigsten. Betroffene wissen: Erfolgsstorys wie die von Ian Burkhart können nur eine Handvoll glücklicher Studienteilnehmer erzählen. Und sogar sie nehmen bisher nicht mehr mit nach Hause als einen winzigen Hoffnungsschimmer.

Beim Förderverein der Querschnittgelähmten habe noch nie jemand angerufen, der nach so einer Technik gefragt hätte, sagt eine Sprecherin. Dort würden vor allem Menschen mit Schwierigkeiten beim Ausfüllen von Hilfsmittel-Anträgen Rat suchen, mit Fragen zur Barrierefreiheit oder Sorgen während des Klinikaufenthalts oder der Reha. Der Umbau der Wohnung, ein behindertengerechtes Auto zu finanzieren oder nach einem abgelehnten Hilfsmittel-Antrag weiterzukämpfen – das seien die Probleme, die Querschnittgelähmte in Wirklichkeit haben.

Mitarbeit: Jana Schlütter