Forscher haben einem Affen Sonden ins Gehirn eingesetzt, mit denen er über Nervensignale einen Roboterarm steuern kann. Nach einer kurzen Lernphase war der Affe in der Lage, seinen Arm einzusetzen, um in einer fließenden Bewegung Nahrung aufzugreifen und in seinen Mund zu befördern. Aus den Versuchen erhoffen sich die Wissenschaftler um Meel Velliste von der Universität Pittsburgh Fortschritte bei der Entwicklung von Prothesen.
Die Sonden im Hirn der Affen sind nicht dicker als ein menschliches Haar. Die Wissenschaftler setzten diese den Tieren in den Motorcortex ein, einer Hirnregion, die für bewusste Bewegungen des Körpers zuständig ist. Innerhalb von Sekundenbruchteilen berechnete ein Computer aus den elektrischen Impulsen von rund 100 Nervenzellen eine Bewegungsanweisung für den künstlichen Arm. Das ist etwa genauso schnell wie bei einem natürlichen Arm, weshalb die Tiere keine Verzögerung wahrnahmen. Auch der Aufbau des mechanischen Arms entspricht seinem natürlichen Vorbild: Er kann im Schulter- und im Armgelenk bewegt werden, und anstelle einer Hand befindet sich ein Greifer, der sich öffnen und schließen lässt.
Bevor das Gehirn zur Steuerung eingesetzt wurde, übten die Affen die Bedienung des Arms mit einem Joystick. Dann wurden die Arme der Tiere festgeschnallt und die Hirnsonden implantiert. Nach wenigen Tagen Training konnten die Affen den künstlichen Arm bedienen. Sie setzten ihn ein, um sich selbst mit Marshmallows oder Fruchtstücken zu füttern. Dabei machten sie auch viele kleine Bewegungen, die die Forscher nicht vorhergesehen hatten. Beispielsweise schoben sie Essensreste, die ihnen aus dem Mund fielen, mit dem Arm wieder nach, und sie leckten sich die künstlichen Finger, obwohl ihnen schon eine neue Leckerei zum Greifen angeboten wurde ? den Forschern zufolge Anzeichen dafür, dass die Tiere den künstlichen Roboterarm als Ersatz für ihren natürlichen Arm betrachteten.
In ähnlichen Versuchen hatten es Probanden bereits geschafft, einen Mauszeiger auf einem Bildschirm über ihre Hirnströme zu lenken. “Unser unmittelbares Ziel ist es, eine Prothese für Ganzkörpergelähmte herzustellen”, sagt Andrew Schwartz, einer der beteiligten Forscher. Der Weg zu einer tragbaren Prothese ist allerdings laut einem ebenfalls in “Nature” erschienen Begleitartikel noch weit. Die heutige Technik benötigt noch große Rechenleistungen sowie unhandliche zusätzliche Hardware, und die implantierten Elektroden versagen meist schon nach wenigen Wochen ihren Dienst.
Meel Velliste (Universität Pittsburgh) et al.: Nature, Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1038/nature06996 ddp/wissenschaft.de ? Michael Böddeker
