Die Erforschung der elektrischen Aktivität des Gehirns bei Arm- und Handbewegungen hat inzwischen beeindruckende Ergebnisse hervorgebracht. So wurde es bei gelähmten Menschen möglich, aus deren Hirnaktivität die gewünschten Handbewegungen zu extrahieren und damit Roboterarme in Echtzeit zu steuern, so dass sich die Patienten selbständig mit Nahrung versorgen konnten.
Diese Versuche zeigen, dass in Zukunft neuroprothetische Hilfssysteme die Lebensqualität von schwerbehinderten Menschen verbessern können. Zugang zu bereits entwickelten Komponenten und Messsystemen gab es allerdings bislang nicht, so dass jedes Team von Grund auf ein eigenes System für seine Forschungszwecke entwickeln muss.
Die Forscher aus dem Zentrum für Kognitionswissenschaften und dem Microsystems Center der Universität Bremen wollen das jetzt ändern. Sie haben alle Design-Unterlagen als Open Source Hardware öffentlich zur Verfügung gestellt.
Eingeschränkte Qualität
Das System besteht vollständig aus Komponenten, die man problemlos am Markt kaufen kann, und erlaubt es somit jedem interessierten Wissenschaftler, sich auf dieser Basis ein eigenes Neuroimplantat zu entwickeln. Insbesondere ermöglicht es anderen Forschenden auf diesem System aufzubauen und ihre eigenen Verbesserungen und Weiterentwicklungen einfließen zu lassen.
Warum findet diese Technologie ihre Anwendung bisher nur in vereinzelten Versuchen und ist noch nicht im medizinischen Alltag angekommen? Ein großes Problem liegt in der Erfassung der dafür notwendigen Hirnaktivitäten. Zwar ist es möglich, diese auf der Kopfhaut zu messen, aber die Qualität ist dadurch massiv eingeschränkt. Um einen Roboterarm detailliert und in Echtzeit zu steuern, benötigt man eine besonders gute Signalqualität.
Damit dies erreicht werden kann, müssen die Aktivitäten der Nervenzellen direkt am Gehirn erfasst werden. Nicht nur muss man hierfür den Schädel mit einem neurochirurgisch Eingriff öffnen um dort das dazu notwendige Messsystem zu installieren, vielmehr müssen diese Systeme dort auch für viele Jahrzehnte verbleiben können und dürfen nicht den Körper des Nutzers schädigen.
Es dürfen keine Öffnungen verbleiben, die zu Infektionen führen können, ferner muss das System vor den aggressiven Körperflüssigkeiten geschützt werden. Die Entwicklung eines solchen stark miniaturisierten Messsystems mit der notwendigen Langzeitstabilität ist eine Herausforderung, welche die Forschung bisher noch nicht gemeistert hat. Die Bremer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen mit ihren Forschungsergebnissen diese Entwicklung vorantreiben.
Quelle: Universität Bremen
Publikation: Klaus Richard Pawelzik et al.; Implications for a Wireless, External Device System to Study Electrocorticography; MDPI Sensors, 2017; doi:10.3390/s17040761
