Grazer Experten entwickeln Neuroprothesen

Zuletzt aktualisiert: 19.12.2012 um 12:04 UhrKommentare

Grazer Experten entwickeln Neuroprothesen

Im BCI-Labor an der TU Graz lassen Forscher mithilfe von Gehirnströmen Computer und Neuroprothesen arbeiten, um schwer körperbehinderten Menschen den "Zugriff" auf die Außenwelt zu öffnen.

Foto © Fotolia: Paul Herbert

Patienten, die ihre Gliedmaßen nicht mehr bewegen und möglicherweise auch nicht mehr sprechen können, sind in ihrer Lebensqualität schwerst beeinträchtigt. Im BCI-Labor an der TU Graz lassen Forscher mithilfe von Gehirnströmen Computer und Neuroprothesen arbeiten, um schwer körperbehinderten Menschen den "Zugriff" auf die Außenwelt zu öffnen.

Gehirn-Computer-Schnittstelle

"Der Mensch denkt, die Maschine lenkt": So lässt sich, streng vereinfacht, das Prinzip des "Brain Computer Interface" (BCI) umschreiben. "BCI, auch Gehirn-Computer-Schnittstelle genannt, heißt, die Kraft der Gedanken direkt in technische Steuersignale umzusetzen", erklärte Gernot Müller-Putz, Leiter des Instituts für semantische Datenanalyse der TU Graz, bei einer Führung durch das BCI-Labor. Die Forschung und Entwicklung von BCI-Lösungen, die auf der Idee beruhen, die verschiedenen Muster der Gehirnströme für die Interaktion per Computer zu nutzen, berge vor allem für Personen mit körperlichen Handicaps neue Perspektiven.

"Schon die bloße Vorstellung, einen Arm zu heben, ändert messbar die elektrische Hirnaktivität", schildert Müller-Putz. Diese Änderungen der elektrischen Spannungen können über Messungen an der Schädeloberfläche mittels Elektroenzephalogramm (EEG) aufgezeichnet und in Signale für verschiedene Anwendungen umgewandelt werden: Etwa in die Steuerung einer Prothese oder die Bewegung eines PC-Cursors. Dazu braucht es aber einer Technologie, die das Datenrauschen des Gehirns in möglichst großer Vielfalt nicht nur sicher, sondern auch über längere Zeiträume erfassen, analysieren und klassifizieren kann.

Im BCI-Labor am Campus Inffeld der TU finden die Forscher entsprechende Arbeitsbedingungen: Messkabinen sind für die Elektroenzephalografie (EEG) ausgerichtet, eine davon ist rollstuhlgerecht. Eine dritte Messkabine ist speziell für die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) eingerichtet: Hier wird neben dem Blutfluss auch kontinuierlich der Blutdruck, die Atmung und das EKG gemessen. Auch Augenbewegungen und Muskelaktivitäten können aufgezeichnet werden, und für besondere Analysen gibt es ein Laufband, um Gehirnaktivität während des Gehens zu messen.

Zurzeit sind die Grazer Forscher in sechs EU-Projekte eingebunden: Das in den nächsten Wochen auslaufende Projekt TOBIS hatte das Ziel, Neuroprothesen zur Armbewegungs- und Greifwiederherstellung zu entwickeln: "Damit könnten die durch hohe Querschnittslähmung zuvor eingeschränkten Funktionen der Hand, also das Greifen, wieder hergestellt werden", schildert Müller-Putz. Gesteuert wird mit Bewegungsvorstellungen.

Im EU-Projekt DECODER treiben die Grazer Wissenschafter den Einsatz von Gehirn-Computer-Schnittstellen zur Erkennung von Bewusstsein bei "non-responsive"-Patienten voran - also bei Personen, die zwar prinzipiell wach sind, aber keine oder so gut wie keine Reaktionen auf Stimuli oder Äußerungen innerer Bedürfnisse zeigen können: "Entweder ist bei diesen Patienten tatsächlich kein wirkliches Bewusstsein mehr vorhanden , oder ihre motorischen Funktionen sind komplett ausgefallen", so Müller-Putz. Im letzteren Fall, könnte der Einsatz von BCI zumindest eine minimale Kommunikation mit der Umwelt ermöglichen: Die Grazer Experten entwickeln dazu ein BCI für Systeme, die durch einen einzigen Schalter gesteuert werden können.

KleinerZeitung