Menschen, die eine Hand verloren haben, können dank technisch ausgefeilter Prothesen einige Funktionen des amputierten Körperteils zurückerlangen. Moderne Prothesen lassen sich mit den elektrischen Signalen aus den Muskeln im Stumpf steuern, sodass sich die Bewegungen nach einer gewissen Trainingsphase relativ natürlich anfühlen. Sensoren in den Fingern der künstlichen Hand geben zudem ein sensorisches Feedback, sodass Betroffene besser regulieren können, wie fest sie zupacken.
„Sensorische Rückmeldungen sind für Amputierte entscheidend, um mit der Prothese auf natürliche Weise mit der Umgebung zu interagieren. Viele Forschungsteams haben deshalb bereits Neuroprothesen entwickelt, die das taktile Empfinden wiederherstellen“, schreibt ein Team um Jonathan Muheim von der Eidgenössischen Technische Hochschule Lausanne in der Schweiz. „Was bislang aber fehlte, war die Möglichkeit, ein thermisches Empfinden zu vermitteln.“
Phantom-Gefühl in verlorenen Fingern
Dafür haben Muheim und seine Kollegen nun eine Lösung entwickelt. In einer vorangegangenen Studie hatten sie bereits gezeigt, dass die Stimulation bestimmter Punkte am Stumpf das Gefühl vermitteln kann, die nicht mehr vorhandenen Finger würden etwas Warmes oder Kaltes berühren. Diesen Effekt nutzten sie aus. Ihr Gerät namens „MiniTouch“ misst die Temperatur mit einem Sensor, der an den Fingerspitzen der Prothese angebracht wird, und leitet die Signale in Echtzeit weiter an eine Einheit, die die passende Stelle am Stumpf stimuliert.
„Dies ist eine sehr einfache Idee, die leicht in kommerzielle Prothesen integriert werden kann“, sagt Muheims Kollege Silvestro Micera. „Die Temperatur ist eine der letzten Grenzen für die Wiederherstellung des Gefühls in Roboterhänden. Zum ersten Mal sind wir wirklich kurz davor, Amputierten die gesamte Palette an Empfindungen wiederzugeben.“ Da die Stimulation lediglich an der Hautoberfläche erfolgt, ist keine Operation erforderlich.
Vielversprechende Ergebnisse
Die erste Testperson war ein 57-Jähriger Mann, dessen Hand vor 37 Jahren amputiert wurde und der seither eine Prothese nutzt. Zunächst identifizierten die Forschenden die Stelle an seinem Stumpf, bei deren Stimulation er Phantom-Temperaturempfindungen in seinem verlorenen Zeigefinger spürt. Darauf passten sie das MiniTouch-Geät an. Die zugehörigen Sensoren konnte der Proband wie einen Fingerhut über seine Prothese ziehen. Mit verschiedenen Tests prüften die Forschenden die Fähigkeit des Probanden, mit Hilfe des Geräts Temperaturen wahrzunehmen. Tatsächlich war er in der Lage, zuverlässig drei äußerlich identische Flaschen mit kaltem, heißem und zimmerwarmem Wasser zu unterscheiden. Zudem konnte er das Material kleiner Plättchen aus Plastik, Glas oder Kupfer mit ähnlich hoher Treffergenauigkeit erkennen wie mit seiner echten Hand.
