Es war die Topmeldung des vergangenen Sommers, medizinische Fachzeitschriften und unzählige andere Medien berichteten darüber: Personen, die aufgrund von Rückenmarksverletzungen auf einen Rollstuhl angewiesen sind, könnten sich vielleicht in naher Zukunft ganz ohne fremde Hilfe fortbewegen.
Aber wie können Querschnittsgelähmte, die oft weder Beine, noch Arme bewegen können, ihren Rollstuhl in Bewegung versetzen, ohne auf Angehörige oder Pflegepersonal angewiesen zu sein? Es mag ein wenig nach Science-Fiction klingen, aber Tatsache ist: Die Patient*innen schaffen das allein mittels ihrer Gedanken. Dieser vermeintliche Hokuspokus hat jedoch eine wissenschaftliche Grundlage. Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle (das sogenannte „Brain-Computer-Interface“) sorgt für die Kommunikation zwischen Kopf und beweglichem Untersatz.
Wellen im Hirn
In den Tests, die eine internationale Arbeitsgruppe in diesem Jahr am Universitätsklinikum Bergmannsheil in Bochum durchführte, messen Elektroden die Hirnwellen, die an einen Computer weitergegeben werden. Dieser leitet aus den Ergebnissen der Enzephalographie einen Steuerungsbefehl für den Rollstuhl ab. Hört sich einfach an, gleicht aber einer technischen Meisterleistung und birgt – zugegebenermaßen neben einer Vielzahl an Vorteilen – auch einige Risiken für die Patient*innen.
Mein Wunsch sei dir Befehl
Manouchehr Sarshar, der seit einem Autounfall vor knapp zehn Jahren querschnittsgelähmt ist, hat auf seinem Kopf eine pink-schwarze Haube mit 32 Mess-Elektroden sitzen, die ein wenig an eine Badekappe erinnert. Aber er will gar nicht schwimmen gehen. Er will mit seinem Rollstuhl einen Parcours aus mehreren neongelben Pylonen durchfahren. Dazu sitzt er hochkonzentriert im Rolli und denkt abwechselnd an seine Füße und Hände. Denkt er an die Füße, lenkt Sarshars Rollstuhl nach links, beim Gedanken an die Hände fährt er nach rechts. Will er geradeaus fahren, darf er weder an das eine noch an das andere denken. Sollte ein Hindernis vor ihm auftauchen, so registriert dies eine Infrarotkamera und hält den Rollstuhl an. So sollen Unfälle, etwa im Straßenverkehr, vermieden werden.
Von der Grundlagenforschung zur Zukunftsvision
„Noch ist unser Projekt reine Grundlagenforschung“, mildert Prof. Dr. Ramón Martínez-Olivera vom Bergmannsheil die Euphorie ab. Aber dennoch gibt er Anlass zur Hoffnung: „In Zukunft aber könnten querschnittgelähmte Menschen, die weder Beine noch Arme bewegen können, mit einem solchen System ein großes Stück Selbstbestimmung und Mobilität zurückgewinnen. Auch neue Rehabilitationsmöglichkeiten für Patienten mit Lähmungen werden mit BCI-Systemen untersucht.“ Dr. Luca Tonin, Technische Hochschule Lausanne, weist auf die Notwendigkeit weiterer Forschung und praktischer Versuche hin: „Unsere Ergebnisse verdeutlichen das enorme Potenzial solcher Brain-Computer-Schnittstellen. Dabei bietet uns die klinisch-wissenschaftliche Kooperation mit dem Bergmannsheil die Möglichkeit, unser BCI-System in einer realitätsnahen Anwendungssituation mit betroffenen Menschen erproben und entwickeln zu können.“
US-amerikanische Forschung unterscheidet sich von der in Europa
Die Forschungen zum Thema „Brain-Computer-Interface“ sind nicht ganz neu, sie begannen vor etwa zwei Dekaden. Anfängliche Versuche mit Rhesusaffen an der Duke University Medical School in Durham im US-Bundesstaat North Carolina waren bereits erfolgreich. In kleinen Schritten geht es voran. In den USA arbeiten Wissenschaftler mit invasiven Methoden, bei denen den Probanden bei geöffnetem Schädel Sensoren per Luftdruckpistole eineinhalb Millimeter unter die Hirnoberfläche gedrückt werden. Die Nachteile von derartigen Hirnoperationen sind Infektionen, Blutungen oder auch epileptische Anfälle. Im Einzelfall muss der*die Patient*in das Für und Wider eines derartigen Eingriffs abwägen. In Europa will man diese Risiken vermeiden und setzt deshalb auf das EEG (Enzephalographie). Zwar geht hier ein wenig der elektronischen Spannung durch die Schädeldecke verloren, aber es lassen sich immer noch Spannungsschwankungen im Bereich von Millionstel Volt, Mikrovolt, an der Kopfhaut messen.
Hoffnung trotz Rückschlägen
Auch die Bochumer Forscher mussten Rückschläge hinnehmen. Teilweise störten die Beatmungsgeräte der Teilnehmer*innen die Elektrodenmessungen. An anderen Tagen konnten Proband*innen nicht teilnehmen, weil sie medizinische Probleme hatten wie Druckstellen oder eine Lungenentzündung. Allen Rückschlägen zum Trotz gibt die Forschungsreihe Grund zur Hoffnung. Es ist durchaus denkbar, dass sich auch andere Geräte wie etwa das Telefon, der Fernseher oder die Notrufanlage mit den Gedanken steuern lassen. Auch bei künstlichen Gliedmaßen findet diese Technik schon Anwendung.
Im deutschen Liedgut heißt es so treffend: „Die Gedanken sind frei!“. Im Hinblick auf die aktuelle Forschung im Bereich „Brain-Computer-Interface“ könnte man den Titel umdichten zu: „Die Gedanken machen frei!“. Denn Menschen mit Bewegungseinschränkungen bekommen dadurch ein Stück Freiheit geschenkt.
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