Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Kraft der Gedanken

27.03.2012
Gelähmte, die wieder greifen können, und Menschen, die alleine mit ihren Gedanken Texte verfassen und E-Mails verschicken können: Damit so etwas klappt, sind Gehirn-Computer-Schnittstellen vonnöten.

Mit aktuellen Fortschritten dieser Technik hat sich ein dreitägiger Workshop an der Uni Würzburg beschäftigt. Die Alltagstauglichkeit stand dabei im Mittelpunkt.

Tilo Werner war ein sportlicher Mann. Er war Fallschirmspringer und Motorradfahrer, und nie ist ihm dabei etwas Ernsthaftes passiert. Doch ein Badeunfall vor rund zweieinhalb Jahren setzte diesem Leben ein Ende. Seitdem ist er vom vierten Halswirbel an querschnittsgelähmt, sitzt im Rollstuhl und ist auf ständige Betreuung angewiesen. Allein seine linke Schulter vermag er noch ein wenig zu heben und zu senken.

Dass er zu mehr in der Lage ist, das hat Tilo Werner jetzt einer breiten Öffentlichkeit bewiesen: Auf einem wissenschaftlichen Workshop hat er gezeigt, wie moderne Technik es möglich macht, dass auch Gelähmte wieder greifen und ihren Arm bewegen können. Organisiert hat den Workshop die Psychologie-Professorin der Universität Würzburg, Andrea Kübler, gemeinsam mit ihrem Team.

Handbewegung trotz Lähmung

Einen Stift rechts von einem niedrigen Tisch hochheben und auf einem höheren Tisch links daneben wieder ablegen: So lautete der Auftrag an Tilo Werner. Oder, konkret gesagt: Der Gelähmte musste seine rechte Hand an der richtigen Position schließen, musste den Ellbogen beugen, zur Seite bewegen, wieder strecken und anschließend die Hand öffnen.

Damit das trotz Lähmung funktioniert, ist einiges an Technik nötig: Elektroden auf Werners Arm geben den entsprechenden Muskeln den Befehl, sich zu verkürzen und somit entweder die Hand zu schließen oder den Arm zu beugen. Steuern kann Werner dies mit Hilfe seiner linken Schulter, die er noch selbstständig bewegen kann. Eine dort platzierte Elektrode funktioniert im Prinzip wie ein Joystick: Hebt Werner die Schulter, kontrahieren die Muskeln, senkt er sie, entspannen sie sich.

Umschalten mit Gedankenkraft

Das Umschalten von der Hand zum Arm und zurück steuert Tilo Werner mit der Kraft seiner Gedanken: „Wenn ich will, dass ich meine Hand bewege, muss ich mich gedanklich auf die eine Bewegung in der Hand konzentrieren. Um den Arm zu bewegen, muss ich mir eine Bewegung in den Fußzehen vorstellen“, erklärt der 41-Jährige. Eine mit Elektroden versehene Kappe auf seinem Kopf erfasst dabei die Gehirnströme und leitet sie an einen Computer weiter, der anhand charakteristischer Muster erkennt, welches Körperteil Werner bewegen will. Gehirn-Computer-Schnittstelle oder Brain-Computer-Interface heißt diese Technik im Fachjargon.

Wie Gehirn-Computer-Schnittstellen funktionieren und welche Anwendungsgebiete denkbar sind: Damit haben sich die Teilnehmer eines Workshops in Würzburg beschäftigt, der im Rahmen des europaweiten Forschungsprojekts TOBI (Tools for Brain Computer Interaction) stattfand. Leiterin des Würzburger Teilprojekts ist Andrea Kübler, Professorin am Institut für Psychologie der Universität Würzburg.

Ziel des Projekts ist es, Gehirn-Computer-Schnittstellen so anwenderfreundlich zu gestalten, dass sie Menschen beispielsweise nach einem Schlaganfall oder mit einer schweren Lähmung dabei behilflich sind, ihren Alltag zu bewältigen. Die Europäische Union fördert das Projekt mit insgesamt zwölf Millionen Euro. Neben dem Team von Andrea Kübler sind Einrichtungen aus Italien, der Schweiz, Großbritannien und Österreich beteiligt.

Langer Weg vom Labor in den Alltag

Menschen, die mit der Hilfe von Gehirn-Computer-Schnittstellen in der Lage sind, gelähmte Körperteile zu bewegen; die am Rechner Texte verfassen und E-Mails verschicken oder Bilder malen: Im Rahmen des Workshops gab es viele solcher Beispiele zu bewundern. Trotzdem warnt Andrea Kübler vor überzogenen Erwartungen: „Wir wollen keine unrealistischen Hoffnungen wecken. Innerhalb der nächsten zwei Jahre wird es definitiv auf dem Markt keine Technik zu kaufen geben, die bei den Betroffenen zuhause zum Einsatz kommen kann“, sagt sie. Allerdings arbeiten die Wissenschaftler in TOBI daran.

Ein ganz praktisches Problem ist derzeit beispielsweise die Kappe, die zum Ablesen der Gehirnströme aufgesetzt werden muss. Dass man mit ihr nicht sonderlich gut aussieht, ließe sich vermutlich noch verschmerzen. Unangenehm wird sie für ihren Träger jedoch durch die Tatsache, dass viel Gel auf der Kopfhaut benötigt wird, damit die empfindlichen Elektroden tatsächlich die richtigen Ströme messen. Deshalb ist im Prinzip nach jedem Tragen eine gründliche Haarwäsche nötig.

„Wir glauben allerdings, dass wir in absehbarer Zeit eine Alternative zu dieser unangenehmen Prozedur entwickeln können“, sagt Kübler. Was den Wissenschaftlern vorschwebt, ist eine Art Helm, der sich einfach auf- und absetzen lässt und der im Idealfall auch noch „richtig cool“ aussieht.

Intensives Training ist nötig

Mehrere hundert Trainingseinheiten hat Tilo Werner nach Angaben von Dr. Rüdiger Rupp, Ingenieur an der orthopädischen Uniklinik Heidelberg und Leiter der Forschungsgruppe „Neuroorthopädie“ des dortigen Querschnittzentrums, inzwischen absolviert. An eine Bewegung in der Hand oder im Fuß denken – das klingt eigentlich nicht kompliziert. Tatsächlich ist es aber nicht ohne: „Man darf nicht zu viel denken, sonst schaltet der Computer zu früh um“, sagt Tilo Werner.

Drei Mal pro Woche trainiert Werner zurzeit mit der Gehirn-Computer-Schnittstelle und anderer Technik. „Nicht viel, wenn man bedenkt, dass die Muskulatur in der übrigen Zeit überhaupt nicht gefordert wird und deshalb immer mehr verkümmert“, sagt Rüdiger Rupp. Und doch äußerst anstrengend für den Betroffenen. Er müsse jedenfalls hinterher immer erst eine Runde schlafen, berichtet Tilo Werner. Auf welches Ziel er hintrainiert? Er wäre froh, wenn er alleine und ohne menschliche Hilfe Gummibärchen essen, einen Kaffee trinken oder seine Zähne putzen könnte, sagt er. Bis es soweit ist, müssen er und die Wissenschaftler allerdings noch Einiges an Arbeit erledigen.

Kontakt

Prof. Dr. Andrea Kübler, Institut für Psychologie, Universität Würzburg
T (0931) 31-82831, E-Mail: andrea.kuebler@uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.tobi-project.org/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Konfetti im Gehirn: Steuerung wichtiger Immunzellen bei Hirnkrankheiten geklärt
24.04.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

nachricht Stammzell-Transplantation: Aktivierung von Signalwegen schützt vor gefährlicher Immunreaktion
20.04.2017 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für Netzleittechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact beteiligt sich an Berliner Start-up Unternehmen für Energiemanagement

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für industrielle Kommunikationstechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung