Neuro-Robotik für Querschnittsgelähmte Exo-Skelett für den Alltag

Dr. Surjo R. Soekadar (links) im Test mit einem Probanden.
Dr. Surjo R. Soekadar (links) im Test mit einem Probanden.

Das Exo-Skelett der Universität Tübingen soll die Lebensqualität von Querschnittsgelähmten deutlich verbessern. Mit Hilfe der gehirngesteuerten Hand können die Patienten Alltagssituationen wieder selbstständig meistern.

Mit einer Gabel essen, durch eine Zeitschrift blättern oder mal eben etwas aufheben: Was für viele eine banale Handlung ist, kann für Querschnittsgelähmte eine frustrierende und anstrengende Hürde im Alltag sein. Doch dem internationalen Wissenschaftlerteam unter Führung der Universität Tübingen ist es nun erstmals gelungen, mit technischen Mitteln die Handfunktion fast vollständig wiederherzustellen.

Sechs Probanden stellten sich mit Hilfe eines hirngesteuerten Hand-Exoskeletts verschiedenen Alltagssituationen, in denen sie ihre gelähmte Hand einsetzen mussten. Mit Erfolg: Durch den tragbaren Roboter waren sie zum Beispiel in der Lage, selbstständig in einem Restaurant zu essen und zu trinken.

Dafür hatte das Team um Dr. Surjo R. Soekadar aus der Arbeitsgruppe Angewandte Neurotechnologie gemeinsam mit dem italienischen »The BioRobotics Institute« der Scuola Superiore Sant'Anna und dem spanischen Institut Guttmann ein System entwickelt, das Hirnströme sowie Augenbewegungen des Probanden in Steuersignale übersetzt und an das Exoskelett überträgt. Die Studie wurde in der ersten Ausgabe des internationalen Fachmagazins Science Robotics vorgestellt.

Laut Surjo Soekader wird der neue Ansatz die Lebensqualität Querschnittsgelähmter und Schlaganfallüberlebender künftig verbessern. Auch, da es sich bei dem Exo-Skelett nicht um ein invasives Systemen handelt – so es ist nicht nötig Mikroelektroden ins Gehirn zu implantieren. Den Patienten bleibt somit eine Operation erspart. Dagegen leiten neue Polyamid-Elektroden die Hirnströme direkt an der Kopfoberfläche ab und verarbeiten sie mit einem Kontrollmechanismus. Die Studienteilnehmer konnten das Hand-Exoskelett sogar mehrere Stunden zuverlässig steuern. Das System kann ohne großen Aufwand im Alltag eingesetzt werden: Die tragbaren kabellosen Systemkomponenten sind in den Rollstuhl der Patienten integriert und werden über einen kleinen Tablet-Computer gesteuert.

»Als nächstes planen wir die Entwicklung intelligenter, kontext-sensitiver und kosmetisch völlig unauffälliger Systeme«, erläutert Soekadar. Sie sollen sich problemlos in den Alltag der Anwender integrieren lassen und auch ohne Hilfe Dritter angelegt werden können. Zudem kann das hirngesteuerte Hand-Exoskelett bei regelmäßiger Anwendung auch den Erholungsprozess nach Rückenmarksverletzungen oder Schlaganfällen unterstützen und dabei helfen, die Bewegungsfähigkeit der gelähmten Hand wiederherzustellen. Mit solchen neuroplastischen Effekten könnten auch die Behandlungsoptionen für neuropsychiatrische Erkrankungen wie Depressionen oder kognitive Störungen wirkungsvoll erweitert werden.

Die Arbeitsgruppe Angewandte Neurotechnologie ist eine gemeinsame Einrichtung der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, des Instituts für Medizinische Psychologie und Verhaltensneurobiologie, sowie des Magnetoenzephalographie Zentrums (MEG) der Medizinischen Fakultät und des Universitätsklinikums. Im Mittelpunkt der Forschung steht der klinische Einsatz von Gehirn-Maschine Schnittstellen und deren Kombination mit nicht-invasiven Hirnstimulationsverfahren.