Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lernende Sehprothese auf der Hannover-Messe

11.04.2007
Als die Idee vor einigen Jahren aufkam, klang sie bestechend: Man könnte doch in die geschädigte Netzhaut von Blinden Elektroden implantieren und daran eine Minikamera anschließen, um so das Sehvermögen wieder herzustellen.

Mit den ersten klinischen Tests kam jedoch die Ernüchterung: Die Patienten konnten nach der Operation nicht einmal einfache Formen voneinander unterscheiden. Neuroinformatiker der Universität Bonn stellen auf der Hannover-Messe eine Software vor, die das ändern soll: Mit ihr "lernt" die Sehprothese, genau die Signale zu liefern, die das Gehirn erwartet und interpretieren kann. Die lernende Sehprothese ist vom 16. bis 20. April auf dem Gemeinschaftsstand der Wissenschaftsregion Bonn zu sehen (Halle 2, Stand D35).

Knapp zwei Dutzend Patienten in Deutschland und den USA haben bislang eine Sehprothese implantiert bekommen. Dazu öffnen Mediziner den Augapfel und befestigen auf der Netzhaut eine dünne Folie. Von ihr ragen haarfeine Kontakte an die Nervenzellen, die die obere Netzhautschicht bilden. Diese elektrischen Reizkontakte speisen die Kamera-Signale in den Sehnerv ein. Die Kamera ist beispielsweise an einer Brille befestigt und überliefert ihre Informationen drahtlos an die künstliche Netzhaut.

Die Ergebnisse erfüllen bislang nicht die hochgesteckten Erwartungen. "Die Kamera liefert elektrische Impulse, mit denen das Gehirn kaum etwas anfangen kann", erklärt Professor Dr. Rolf Eckmiller vom Bonner Institut für Informatik. "Unser Verfahren übersetzt die Kamerasignale in eine Sprache, die das Sehzentrum versteht." Doch leider spricht das Sehzentrum jedes Menschen einen anderen Dialekt - das macht die Dolmetscher-Leistung schwierig. Daher hat der Neuroinformatiker und Mediziner zusammen mit seinen Doktoranden Oliver Baruth und Rolf Schatten den "Retina Encoder" entwickelt. Für den Sprung in die medizinische Praxis sucht er auf der Hannover-Messe nach Industriepartnern.

Übersetzer in der Brille

"Der Retina Encoder ist im Prinzip ein Computerprogramm, das die Signale der Kamera umwandelt und an das Netzhaut-Implantat weiter gibt", erläutert Oliver Baruth die Funktionsweise. "In einem kontinuierlichen Prozess lernt der Encoder, wie er das Kamerasignal verändern muss, damit der jeweilige Patient das Bild erkennen kann." Die Erprobung des Lern-Dialoges erfolgt gegenwärtig mit normalsichtigen Probanden. Die Kamerabilder werden dabei vom Retina Encoder übersetzt und dann an eine Art "virtuelles Sehzentrum": weiter gegeben. Dort wird simuliert, wie das Gehirn die umgewandelten Kameradaten interpretieren würde.

Der Retina Encoder weiß zunächst nicht, welche Sprache das virtuelle Sehzentrum spricht. Daher übersetzt die Software das Ausgangsbild - beispielsweise einen Ring - in verschiedene zufällig gewählte "Dialekte". Dabei entstehen Bildvarianten, die einem Ring mal mehr, mal weniger ähneln. Die Versuchsperson sieht diese Varianten auf einem kleinen Bildschirm, der in ein Brillengestell integriert ist. Per Kopfbewegung wählt sie die Versionen aus, die einem Ring am ähnlichsten sehen. Die lernfähige Software zieht daraus Rückschlüsse, wie sie die Übersetzung verbessern muss. Im nächsten Zyklus präsentiert sie darauf basierend mehrere neue Bilder, die dem Original schon ähnlicher sehen: Der Retina Encoder passt sich so schrittweise an die Sprache des virtuellen Sehzentrums an. Im Test funktioniert das auch sehr gut; an Patienten haben die Wissenschaftler ihr Verfahren jedoch noch nicht erprobt. Im Prinzip ließe sich der Encoder aber binnen weniger Monate in bereits implantierte Sehprothesen integrieren, betonen die Forscher.

Beim gesunden Menschen ist eine Art natürlicher Retina Encoder bereits in die Netzhaut integriert: Vor den Lichtsinneszellen liegen nämlich vier Schichten von speziellen Nervenzellen. "Die Netzhaut ist ein durchsichtiger Biocomputer", sagt Eckmiller. "Sie wandelt die elektrischen Impulse der Stäbchen und Zapfen in ein kompliziertes Signal um." Über den Sehnerv gelangt dieses Signal dann in das Gehirn.

Keine Wunder zu erwarten

Dort wird die komplexe Information entschlüsselt. Die Fähigkeit dazu erwirbt das Gehirn in den ersten Lebensmonaten. In dieser Zeit stellt sich das Sehzentrum individuell auf die Retina-Signale ein: Das Gehirn lernt, die vom Sehnerv gelieferten Daten zu interpretieren. Beim Erwachsenen, der im Laufe des Lebens erblindet, ist das Sehzentrum aber schon ausgereift: Es kann sich nicht mehr so einfach umstellen. "Wenn das Sehzentrum nicht mehr so flexibel ist, muss es die künstliche Netzhaut sein", betont Eckmiller: "Sie muss lernen, Signale zu liefern, mit denen das Gehirn etwas anfangen kann. Und genau diesen Lernvorgang leistet unser Retina Encoder."

Dennoch warnt er vor allzu hochgesteckten Erwartungen: "Niemand soll denken, er könne mit einer Sehprothese wieder seine Lieblingskrimis lesen. Er kann vielleicht die Gestalt grösserer Objekte erkennen und schemenhaft wahrnehmen; mehr ist auf absehbare Zeit nicht drin. Für einen Blinden bedeutet das aber einen riesigen Fortschritt: Er kann sich wieder in seiner Umgebung orientieren. Dieser Gewinn an Eigenständigkeit ist unser Ziel!"

Ansprechpartner:
Professor Dr. Rolf Eckmiller
Institut für Informatik VI der Universität Bonn
Telefon: 0228/73-4422
E-Mail: eckmiller@nero.uni-bonn.de

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.nero.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie HANNOVER MESSE:

nachricht Hohe Akzeptanz vor Markteinführung - Die Entwicklung des Großschranksystems VX25 von Rittal
24.04.2018 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Rittal digitalisiert Fertigung - Produktion weltweit nach Industrie 4.0
25.04.2018 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: HANNOVER MESSE >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics