Kaputte Nervenbahnen in Gehirn und Rückenmark können nicht repariert werden. Also basteln Forscher an elektromechanischen Schnittstellen zwischen Gehirn und Maschine. Die Vision: Gelähmte sollen Rollstühle mit der Kraft ihrer Gedanken steuern.

Heidelberg - Ein Roboterarm bewegt sich allein durch die Kraft von Gedanken. Was sich anhört wie Fiktion, ist zum Teil schon Realität. Affen steuern Geräte, indem sie sich einfach vorstellen, einen Joystick entsprechend zu bewegen. Wissenschafter haben dazu Bündel drahtartiger Mikroelektroden in Teile der Hirnrinde implantiert. Mit spezieller Computertechnik werden die elektrischen Impulse der Nervenzellen im Gehirn in Steuerbefehle für mechanische Apparate übersetzt.

Die Methode funktioniert, wenngleich die Labortiere nur sehr simple mechanische Bewegungen erdenken können. Für einen Versuch solcher "Gehirn-Maschine-Interfaces" am Menschen sei es noch zu früh, relativiert Miguel Nicolelis, Direktor am US-Zentrum für Neuroengineering in Durham. Doch werde es nicht mehr allzu lange dauern.

Nicolelis arbeitet laut aktueller Ausgabe von Spektrum der Wissenschaft intensiv an derartigen Interfaces, die in ausgereifter Form etwa für Querschnittgelähmte eine große Hilfe sein könnten. Bis heute ist es der Medizin nicht gelungen, beschädigte Nervenbahnen in Rückenmark oder Gehirn zu reparieren. Eine entsprechende Behandlung ist auch nicht absehbar. Gehirn-Maschine-Schnittstellen ("Neuroprothesen") bieten daher die scheinbar einzige Chance, motorische Funktionen wieder herzustellen.

Die gewagteste Vision

In erster Linie geht es dabei um Patienten, die zwar gelähmt sind, aber über eine intakte motorische Hirnrinde verfügen. Wer etwa vom Hals abwärts querschnittgelähmt ist, könnte so einmal einen Rollstuhl oder einen Roboterarm bedienen. Oder - die gewagteste Vision der Tüftler - er gewinnt vielleicht sogar die Kontrolle über seine Arme und Beine zurück: durch drahtlose Kommunikation zwischen Implantaten im Gehirn und in den Gliedmaßen.

Trotz viel versprechender Experimente mit Affen und Ratten hüten sich Wissenschafter, falsche Hoffnungen zu wecken. Zahlreiche Hindernisse seien noch zu überwinden, bevor Gehirn-Maschine-Interfaces als sichere und effiziente therapeutische Option gelten. Studien müssten erst nachweisen, ob ein derartiger Eingriff die Lebensqualität wesentlich verbessert, ohne das Risiko zusätzlicher neurologischer Schäden zu erhöhen. Noch weiß niemand, ob sensorische Mikrodrahtbündel, die derzeit entwickelt werden, langfristig funktionieren, ohne Gewebe zu schädigen oder Infektionen zu verursachen.

Den größten Nutzen verspricht sich Nicolelis von Interfaces für nur ein paar Tausend Einzelneuronen, die sich über mehrere motorische Regionen in Stirn- und Scheitellappen des Gehirns verteilen. Viel weniger funktioniere nicht, denn solchen Schnittstellen würde die Reservekapazität fehlen, um Zellverluste oder Veränderungen in der neuronalen Ansprechbarkeit aufzufangen; viel mehr - etwa Millionen von Nervenzellen mit großflächigen Elektroden zu erfassen - funktioniere aber auch nicht: Der Eingriff ins Gehirn wäre zu groß. (fei, DER STANDARD, Print, 15.01.2003)