von REINHARD BREUER
Bill Kochevar war der erste Gelähmte, der seine Hand allein per Gedanken und Hightech steuern konnte. Ermöglicht hatte ihm das die Teilnahme an einem Forschungsprojekt, das von 2014 bis 2016 im Team von Robert Kirsch lief, dem Leiter der Abteilung für Biomedizinische Technik an der Case Western Reserve University in Cleveland im US-Bundesstaat Ohio. 2017 publizierten die Forscher das Ergebnis: Kochevar konnte, obwohl sein rechter Arm gelähmt war, einen Kaffeebecher greifen und mit einem Trinkhalm daraus trinken, und er konnte selbstständig Nahrung zum Mund führen.
Die dahinterstehende Technik bezeichnen die Forscher als funktionelle elektrische Stimulation (FES). Robert Kirsch und sein Team hatten Kochevar elektrische Sonden in den motorischen Kortex implantiert – den Teil des Gehirns, der die Muskeln steuert. Zudem hatten sie an den Unterarmen des Querschnittsgelähmten Elektroden angebracht, die die Muskeln von Arm und Hand stimulierten. Die Sonden erfassten Signale aus dem Gehirn, die ein Computer an seinem Rollstuhl entschlüsselte und in eine Steuerung der Elektroden übersetzte.
Der Prozess dauerte seine Zeit. Zuerst musste sich der damals 53-Jährige immer wieder vorstellen, sein Handgelenk zu drehen und mit den Fingern ein Objekt zu umfassen. Das lieferte einer Software den Input, um die ausgesendeten Hirnsignale bestimmten Bewegungen zuzuordnen. Danach bekam Kochevar 36 stimulierende Elektroden in seinen Ober- und Unterarm implantiert – für das Bewegen von Fingern, Ellenbogen und Schulter. Gut zwei Wochen später begannen die Neurotechnologen, mit diesen Elektroden die Muskeln anzuregen – 18 Wochen lang je 8 Stunden pro Woche. Ziel dieser Trainingsphase war es, die durch die Lähmung geschwächten Muskeln zu stärken.
Im letzten Schritt verknüpften die Forscher die Elektroden mit den Sensoren im Gehirn. Erst dann wurden die Signale genutzt und nach den erlernten Mustern übersetzt, um Muskelaktivitäten auszulösen. 463 Tage nach der Implantation gelang es Kochevar, aus einem Kaffeebecher zu trinken, nach 717 Tagen konnte er mit einer Gabel Kartoffelbrei zum Mund führen. Das ging zwar langsam, aber ohne fremde Hilfe. Dazu brauchte der Querschnittsgelähmte nur seine Gedanken. „Ich denke an das, was ich tun will, und das System erledigt es für mich“, berichtete der inzwischen verstorbene US-Amerikaner.
Die Lähmung wurde durch die neue Technik nicht behoben, sondern umgangen. Die Zahl der angesteuerten Muskeln war im Vergleich zu natürlichen Bewegungen eines gesunden Menschen nur gering, und die Bewegung benötigte eine motorisierte mobile Armstütze.
Kleiner als ein Knopf
Der erfolgreiche Eingriff der Forscher aus Ohio zeigte, was technisch möglich ist. Inzwischen wurde die Methode weiterentwickelt und verbessert. Seit der ersten Anwendung kam sie bei weltweit rund zwei Dutzend Patienten zum Einsatz – im Rahmen des Forschungsprogramms „BrainGate“, das unter anderem von der US-Regierung finanziert wird. Die heute verwendeten Sensorbündel, sogenannte Arrays, sind kleiner als ein Knopf und ermöglichen es den Betroffenen, Roboterarme oder einen Cursor auf einem Bildschirm per Gedankenkraft recht rasch zu bewegen.
