Mit Gedanken gesteuerte Armprothese für die erste "Bionic Woman"

Das Rehabilitation Institute of Chicago (RIC) hat die neueste Version einer Armprothese vorgestellt. Präsentiert wurde der Presse Claudia Mitchell (26), die erste Frau mit einem im RIC entwickelten "Bionischen Arm", der mit Gedanken gesteuert wird. Fünf weiteren Personen wurde die Prothese zum Testen angepasst. Voriges Jahr wurde der erste "Bionic Man" mit der Prothese vorgestellt. Das Rehabilitionszentrum weist insbesondere darauf hin, dass die Prothesen für US-amerikanische Soldaten geeignet seien, denen nach dem Einsatz im Irak oder in Afghanistan Arme amputiert werden mussten.

Die Entwicklung wird von den National Institutes of Health und der Defense Advanced Research Projects Agency (Darpa) gefördert. Das Team am RIC nimmt an einem im Februar dieses Jahres gestarteten Darpa-Programm (PDF-Datei) teil, das in den nächsten vier Jahren eine Prothese entwickeln soll, die einem biologischen Arm gleicht.

Der 60.000 US-Dollar teure "Bionische Arm" mit einem Gewicht von 5,5 kg und sechs Motoren realisiert eine neue Schnittstelle zwischen Gehirn und Prothese. Dabei wurden Mitchell, einer ehemaligen Marine-Soldatin, Nerven von der Schulter, die ursprünglich zum Arm und zur Hand führten, mit den Nervenenden von zwei Brustmuskeln verbunden. Zwei weitere sensorische Nervenbahnen wurden mit den Nerven verbunden, die Druck- und Wärmeempfindungen von der Haut über den Muskeln liefern. Von den Brustmuskeln aus, mit denen die umgeleiteten Nerven zusammengewachsen sind (Reinnervation), werden die Impulse von Elektroden aufgenommen und an einen Computer in die Prothese weitergeleitet, um dort die Arm- und Handbewegungen auszuführen, die vom Gehirn aus über die Nerven an der Schulter und von dort zu den Brustmuskeln gesendet werden.

"Das Gehirn weiß nicht", so Dr. Todd Kuiken, der leitende Arzt des Teams, "dass diese Nerven mit einem anderen Gewebe oder anderen Muskeln verbunden sind." Bei Mitchell fand die Operation vor einem Jahr statt, fünf Monate danach können die umgeleiteten Nerven bereits benutzt werden, um zu lernen, die Prothese mit Gedanken zu steuern. Wenn sie daran denkt, ihren Arm oder ihre Hand zu bewegen, dann bewegt sich die Prothese entsprechend. Mit sechs Motoren ist sie zwar noch gegenüber einem biologischen Arm plump, aber Mitchell sagte, dass sie ihr eine bessere und weitergehende Beweglichkeit als die vorgehende Prothese erlaubt, bei der sie jeweils nur eine Bewegung steuern konnte. Auf der Pressekonferenz erzählte sie, dass sie einen Tag zuvor das erste Mal seit der Amputation mit der Prothese ein Steak schneiden konnte: "Das war für mich ein großes Gefühl." Sie könne nun wieder ganz anders am Leben teilnehmen. Es sei möglich, die Hand mit den künstlichen Fingern zu öffnen und zu schließen, die einzelnen Finger sind aber (noch) nicht gesondert zu bewegen.

Für das Anbringen der Prothese ist es nicht erforderlich, etwa einen Chip in das Gehirn zu implantieren, wie das bei anderen Modellen notwendig ist. Zwar gibt es auch Entwicklungen, bei denen eine Operation nicht notwendig ist, weil Elektroden an den Nerven beispielsweise im Armrumpf angebracht werden, um dann die Impulse per Funk an die Prothese zu übertragen. Aber hier ist die Signalübertragung nur in einer Richtung möglich. Der nächste Entwicklungsschritt ist nun, nicht nur Nervenimpulse vom Gehirn an die Prothese zu leiten, sondern auch sensorische Daten etwa von der Hand oder den Fingern der Prothese an das Gehirn zu senden, um Wärme, Druck oder die Beschaffenheit von Gegenständen wahrnehmen zu können. Dafür wurden die zwei sensorischen Nerven mit der Haut über den Brustmuskeln verbunden. Wenn Mitchell an dieser Stelle berührt wird, dann hat sie die Empfindung, als würde man sie an der Hand berühren. Wie die Verbindung zur Prothese hergestellt werden soll, wurde nicht mitgeteilt. (fr)