US-Forscher haben ein System entwickelt, das komplexe Handbewegungen ermöglicht, obwohl die zuständigen Nervenverbindungen zum Gehirn unterbrochen sind. Es gelang ihnen, Steuersignale des Gehirns als Informationsquelle zu nutzen, um Muskeln gezielt zu kontrollieren. Auf diese Weise versetzten sie Affen in die Lage, trotz einer vorübergehenden Blockierung der Nervenverbindungen zum Gehirn willentlich Handbewegungen mit einem Ball auszuführen. Die Methode könnte der Entwicklung von Systemen dienen, die Menschen Kontrolle über gelähmte Körperteile zurückgeben, sagen die Forscher um Lee Miller von der Northwestern University in Chicago.
Es gibt bereits Verfahren, die Menschen nach einer Rückenmarksverletzung wieder eine gewisse Kontrolle über Handbewegungen zurückgeben. Sie greifen feine Bewegungen von Muskeln auf, die der Patient noch beeinflussen kann und verwandeln sie in einen Stromimpuls, der dann zur Muskelkontraktion für die Handbewegung führt. Doch bisher ermöglichen diese Methoden nur einfache Bewegungen, wie das Öffnen und Schließen der Hand. Komplexere Funktionen, die auf feinmotorischen Bewegungen basieren, können diese Verfahren nicht vermitteln. Das soll das neue System von Lee Miller nun ermöglichen. Es greift dazu die Signale zur Steuerung von Arm und Hand direkt dort auf, wo sie entstehen: im Gehirn.
System erkennt den Willen zur Bewegung
Getestet haben die Forscher ihr System bereits bei Affen. Dazu brachten sie ihren Versuchstieren zuerst bei, für eine Belohnung einen Ball zu greifen und in eine Röhre zu legen. Dann implantierten sie den Rhesusaffen Mikroelektroden in den sogenannten motorischen Cortex, den Teil der Großhirnrinde, der für die Steuerung von Bewegungen zuständig ist. Sie konnten dadurch die typischen Nervenimpulse aufzeichnen, die für die Muskelbewegungen beim Hantieren mit dem Ball verantwortlich sind. Um nun die natürliche Verbindung zu den Muskeln zu unterbrechen, verabreichten die Wissenschaftler den Tieren eine Injektion in den Oberarm, die den verantwortlichen Nerv vorübergehend blockierte. Die Affen konnten den Ball dadurch nicht mehr bewegen, obwohl ihr Gehirn die Befehle dazu gab.
Diese Lähmung hoben Lee Miller und seine Kollegen anschließend mit ihrem System auf: Sie verbanden die betroffenen Muskeln über Elektroden mit einem elektrischen Stimulator, der wiederum an ein Gerät angeschlossen war, das seine Informationen durch die Hirnaktivität der Versuchstiere bekam. Über dieses Verbindungssystem löste dann der Wille der Tiere zum Greifen auch tatsächlich die Bewegungen von Unterarm und Hand aus, berichten die Forscher. Ihnen zufolge war dadurch ein erstaunlich natürlicher Bewegungsablauf beim Hantieren mit dem Ball möglich. Lee Miller und seine Kollegen hoffen nun, dass ihr Verfahren bald Menschen helfen kann, komplexere Bewegungen mit gelähmten Körperteilen durchzuführen, als es die bisherigen Verfahren ermöglichen.
Lee Miller (Northwestern University Chicago) et al.: Nature, doi:10.1038/nature10987 © wissenschaft.de ? Martin Vieweg
