Prothesen, die Druck- und Wärmeempfindungen erzeugen können?

US-Wissenschaftler glauben, prinzipiell einen Weg gefunden zu haben, nicht nur Prothesen mit Gedanken steuern, sondern sie auch mit Wärme- und Drucksensoren ausstatten zu können.

Wissenschaftler vom Rehabilitation Institute of Chicago haben im Rahmen des Darpa-Forschungsprojekts Revolutionizing Prosthetics Program eine Armprothese entwickelt, die durch Gedanken, also durch Abnahme von neuronalen Signalen, gesteuert werden kann (vgl. auch Phantomarmgesteuert).

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Die ehemalige Soldatin Claudia Mitchell hat bei einem Motorradunfall einen Arm verloren und trägt seit letztem Jahr die Prothese. Mit ihr kann sie mittlerweile nicht nur einfache Arbeiten erledigen, beispielsweise etwas schneiden, eine Banane schälen oder sich waschen, sie kann das auch wesentlich schneller als mit einer normalen Armprothese. Jessie Sullivan, ein anderer Patient, der beide Arme verloren hat, wurde mit zwei dieser Prothesen ausgestattet.

Für die Neuroprothese werden verbliebene Nerven, die früher den Arm gesteuert haben, vom Oberarm in die Brust umgeleitet, wo sie in die Muskeln unter der Haut einwachsen. Mit Elektroden werden von der Hautoberfläche die Impulse der Nerven abgenommen, die dann zur Steuerung der Prothese dienen. Damit ist diese Technik der "targeted reinnervation" (TR) weitaus weniger invasiv als die Methoden, bei denen zur Abnahme der neuronalen Signale ein Chip in das Gehirn implantiert werden muss.

Ein Nebeneffekt ist, wie die Wissenschaftler in einem Artikel in der aktuellen Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Sciences berichten, dass eine Berührung der Brust, wo sich die Nerven zur Prothesensteuerung befinden, den Eindruck erzeugt, als würde die Hand berührt. Ebenso wahrnehmbar sind Wärme- und Kälteempfindungen. Dabei können die Patienten weiterhin den Druckempfindung der Brust und die der Hand unterscheiden, obgleich dieselbe Hautstelle dabei berührt wird. Auch bei leichten Stromimpulsen wurden Berührungs- oder Schmerzempfindungen bewirkt, die von der Hand auszugehen scheinen, was zeigt, dass es prinzipiell möglich wäre, über Signale von Sensoren solche Empfindungen zu bewirken. Die Wissenschaftler wollen nun erstmals Sensoren für die Prothese entwickelt, die ihre Signale an die Nerven in der Brust schicken, so dass mit der Hand und den Fingern der Neuroprothese auch Druck-, Wärme- und Kälteempfindungen sowie Hitzeschmerzen wahrgenommen werden können. Dazu müssten die die Nerven mit Elektroden entsprechend stimuliert werden.

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Bislang sind die Druckempfindungen in den Brustmuskeln, in denen die verlegten Nerven die Hand simulieren, allerdings noch höchst ungenau. Wenn man einen Punkt berührt, so hatten die Patienten den Eindruck, dass ein großer Teil ihrer Hand berührt wurde. Das könnte sich mit einem dauerhaften Anbringen von solchen Druck- und Temperatursensoren ändern, hoffen die Wissenschaftler. Schon jetzt können die Patienten ungefähr erkennen, welche Teile der Brust welchen Teilen der Hand entsprechen. Beide Patienten würden zwar das Gefühl der Existenz eines Phantomarms haben, hätten aber niemals die oft damit verbundenen Phantomempfindungen oder – schmerzen erlebt.

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