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Bionisches Implantat könnte Gelähmten helfen, mit der Kraft des Denkens zu gehen
Ein Forscherteam entwickelt ein revolutionäres bionisches Gehirnimplantat, das gelähmten Menschen dabei helfen soll, ein Roboter-Exoskelett zu kontrollieren, indem es darüber nachdenkt.
Das Team plant, 2017 die Stentrode beim Menschen zu testen; sie werden es über eine Vene einführen und es neben dem motorischen Kortex implantieren, wo es Gehirnsignale aufnehmen wird, so dass der Patient ein Exoskelett kontrollieren kann, indem er nur daran denkt.
Bildnachweis: Universität von Melbourne
Das Team hofft, 2017 die matchstickgroße Stentelektrode oder "Stentrode" in einer Gruppe gelähmter Patienten mit Rückenmarksverletzungen testen zu können.
Das Gerät wird über ein Blutgefäß eingeführt und in einem Blutgefäß neben dem motorischen Kortex - dem Teil des Gehirns, der Signale zur Steuerung der Bewegung erzeugt - unter Umgehung der Notwendigkeit einer komplexen Gehirnoperation abgelegt.
Die Gehirn-Maschine-Schnittstelle ist der Idee eines Herzschrittmachers nicht unähnlich, da sie elektrisch mit Gewebe interagiert, indem Sensoren verwendet werden, die in eine Vene eingeführt werden, mit Ausnahme der Vene im Inneren des Gehirns.
Die medizinische Innovation ist die Arbeit von 39 Wissenschaftlern, Forschern und Ingenieuren aus 16 Abteilungen der Universität von Melbourne in Australien, die ihre bisherigen Arbeiten in einem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel vorstellen Natur Biotechnologie.
Der erste Autor und Neurologe Dr. Thomas Oxley, der unter anderem das multidisziplinäre vaskuläre Bionik-Labor in Melbourne leitet, sagt:
"Wir sind in der Lage, das weltweit einzige minimal-invasive Gerät zu schaffen, das über ein einfaches Tagesverfahren in ein Blutgefäß im Gehirn implantiert wird, wodurch die Notwendigkeit einer risikoreichen offenen Gehirnoperation vermieden wird."
Ihr Ziel ist es, vollständig gelähmten Patienten dabei zu helfen, wieder mobil zu werden, indem sie ihre Gehirnaktivität aufzeichnen und diese Signale in elektrische Befehle umwandeln, die Exoskelette und Prothesen steuern.
"Im Wesentlichen ist dies ein bionisches Rückenmark", erklärt Dr. Oxley.
Die Signale könnten auch zur Steuerung von Rollstühlen und Computern genutzt werden, sagen die Forscher.
Präklinische Studien legen nahe, dass Stentrode wirksam und sicher für eine langfristige Anwendung ist
Die in der Arbeit beschriebenen präklinischen Studien zeigen, dass die Art der Gehirnaktivität, die die Stentrode aufnimmt, die Art ist, die die Bewegung der bionischen Gliedmaßen steuern kann.
Die Forscher führten Experimente an Schafen durch, die zeigen, dass das Gerät qualitativ hochwertige Signale erfassen kann, die vom motorischen Kortex emittiert werden, und es kann sicher über die Angiographie eingeführt werden, ohne die Risiken einer offenen Gehirnoperation einzugehen.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die implantierte Stentrode für eine langfristige Verwendung sicher ist. Die Forscher konnten die Gehirnaktivität über viele Monate hinweg erfolgreich aufzeichnen, und die Qualität der Aufzeichnung verbesserte sich, als das Gerät in das Gewebe eingebaut wurde.
Schlaganfall und Rückenmarksverletzungen sind die Hauptursachen für Behinderungen und betreffen etwa 1 von 50 Menschen. In den USA leben fast 6 Millionen Menschen mit Lähmungen.
In Australien, wo die Stentrode entwickelt wird, leben rund 150.000 Menschen mit schwerer Behinderung nach einem Schlaganfall und etwa 20.000 Menschen haben Rückenmarksverletzungen - der typische Patient ist ein 19-jähriger Mann.
Das Team plant, 2017 den ersten in-Human-Test zu beginnen; Die Intention ist, bei drei gelähmten Patienten eine direkte Gehirnerhaltung eines Exoskeletts zu erreichen.
Um in einen anderen Modus wie Stand, Start, Stop oder Turn zu wechseln, muss der Benutzer einen Joystick betätigen. Wenn die Versuchspatienten beginnen, die Stentrode zu verwenden, wird dies das erste vom Menschen bediente Gerät sein, das eine direkte Steuerung des Umschaltens zwischen diesen Modi ermöglicht.
Im folgenden Video beschreiben die Forscher, woher die Idee der Stentrode stammt, wie sie entwickelt wurde und wie sie implantiert wird:
Die Forscher sehen Potenzial für die Stentrode, um Patienten mit Parkinson-Krankheit, Epilepsie und anderen Gehirnerkrankungen zu helfen.
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