Gehirn-Maschine-Schnittstelle für Greifbewegungen
Die so genannte Gehirn-Maschine-Schnittstelle (brain–machine interface, BMI) könnte nun eine Lösung sein, um Bewegungsverlust zu verhindern. Diese Schnittstellen können Befehle geben, die Maschinen oder Bewegungen steuern, oder auch Fehlfunktionen in der neuronalen Verschaltung korrigieren. EU-finanzierte Wissenschaftler erforschten hierfür neuronale Schaltkreise für gezielte Handbewegungen, um im Rahmen des Projekts "Grasp-related neuronal activity in monkey and human and its applicability in BMI" (GRASP CONTROL & BMI) dieses Wissen bei der Entwicklung einer BMI einzusetzen. Die Forscher zeichneten die intrakortikale Aktivität von Einzelneuronen und lokale Feldpotenziale (LFP) im Gehirn von Makaken auf und analysierten auch nicht-invasive menschliche Magnetoenzephalogramme. Die untersuchten Bereiche des Gehirns waren primärer motorische und ventraler prämotorischer Kortex sowie deren Grenzbereiche. Die Forschungsergebnisse geben einen Einblick in die Rolle von LFP und Spiegelneuronen bei der Bewegungssteuerung, neuronale Aktivitäten, die das Greifen ermöglichen, sowie greifspezifische Eigenschaften neuronaler Signale. Dabei stellte sich heraus, dass sich einige Bereiche bei funktionalen neuronalen Netzen, die die Bewegungsausführung und eigene Körperwahrnehmung steuern, nicht überschneiden. Weiterhin wurden Techniken entwickelt und umgesetzt, die Verfälschungen intrakortikaler LFP-Signale verhindern. Die Forschungsergebnisse wurden in Fachzeitschriften, Fachbeiträgen, auf Vorträgen und Konferenzen vorgestellt und stellen auch die Grundlage für sechs Verbundprojekte dar, von denen vier bereits angelaufen sind. Patienten mit Rückenmarksverletzungen leiden häufig darunter, dass sie nicht mehr gezielt zufassen können. Die Projektergebnisse bilden die Grundlage für künftige und laufende Forschungsarbeiten zur Entwicklung von BMI, die diese Greiffähigkeit wiederherstellen. Mögliche Anwendungen finden sich in der Rehabilitation wie auch der medizinischen Versorgung amputierter und gelähmter Patienten.
Schlüsselbegriffe
Gehirn-Maschine-Schnittstelle, Bewegungsunfähigkeit, neuronale Aktivität, lokale Feldpotenziale, Rehabilitation
