Gedanken in die Tat umsetzen


Die Wissenschaftler um Carsten Mehring am Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience und an der Universität Freiburg nutzten zur Messung elektrischer Signale des Gehirns die Elektrocorticographie (ECoG). "Wir suchen damit einen optimalen Kompromiss zwischen voll-invasiven und nicht-invasiven Methoden", erklärt Mehring.

Beim ECoG werden die Elektroden direkt auf der Gehirnoberfläche implantiert und dringen nicht in das Gehirngewebe ein. Sie messen Spannungsveränderungen an der Hirnoberfläche, die von großen Gruppen von Neuronen hervorgerufen werden. Diese Methode ist weniger invasiv und die gemessenen Signale sind voraussichtlich über längere Zeit stabil. "Wir möchten überprüfen, ob sich diese Methode zur Steuerung von Bewegungen eignet und somit eine mögliche Alternative zu voll-invasive Methoden darstellt", erklärt Mehring und fährt fort: "Unsere Ergebnisse geben uns die Hoffnung, dass das funktionieren könnte".

Seine Untersuchungen führte Mehring an Epilepsiepatienten durch, denen zur Vorbereitung auf eine Gehirnoperation bereits Elektroden unter die Schädeldecke implantiert waren. Ihre Hirnaktivität wurde aufgezeichnet, während sie durch Betätigung eines Handgriffs mit einem Cursor einen Zielpunkt auf einem Bildschirm ansteuerten. Mit Hilfe mathematischer Algorithmen ist es den Wissenschaftlern gelungen, aus diesen Messungen Hirnsignale zu extrahieren, die mit der Cursorbewegung korrelierten und mit denen eine kontinuierliche Rekonstruktion der Bewegung möglich war.

In einem nächsten Schritt möchten Mehring und seine Kollegen nun untersuchen, wie gut sich die Strategie nutzen lässt, um nur mit Hilfe der neuronalen Aktivität einen Cursor auf dem Bildschirm zu steuern, ohne dass der Proband dabei den Arm bewegt. "Vorherige Studien zeigen, dass sich die Rekonstruktion der Bewegung aus den Hirnsignalen auf diese Weise noch verbessern lässt, weil der Proband lernen kann, seine Hirnaktivität an die Cursorsteuerung anzupassen", so Mehring. "Es besteht die Hoffnung, dass, basierend auf solchen Methoden, in Zukunft eine Prothesenansteuerung oder ein Kommunikationsmittel für schwerstgelähmte Patienten entwickelt werden kann. Bis zur praktischen Anwendung solcher Geräte am Patienten müssen allerdings noch viele wissenschaftlich-technische Probleme gelöst werden."

COMPAMED.de; Quelle: Bernstein Centers for Computational Neuroscience