Wasim Q. Malik, Harvard Medical School, Boston, USA

Neurale Prothetik für Patienten mit schwerer Rückenmarksverletzung

Gefördert in: 2014, 2015, 2016


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Problem: Aufgrund der Durchtrennung der Nervenbahnen nach einer Rückenmarksverletzung erreichen die Kommandos für Bewegungen die Gliedmaßen nicht mehr, es kommt zur Lähmung.

Angriffspunkt: Man greift die Bewegungssignale an der Hirnoberfläche ab und überträgt diese auf eine Prothese

Ziel: Eine leistungsstarke Neuroprothese zum Einsatz in der Rehabilitation von chronisch rückenmarksverletzten Patienten

 

Nach einer Rückenmarksverletzung erreichen die Kommandos für Bewegungen aufgrund der Durchtrennung der Nervenbahnen die Gliedmaßen nicht mehr, es kommt zur Lähmung. Als alternativen Weg übernimmt die Neuroprothese die Signale von einem Gehirnareal, das die Bewegung steuert, überträgt sie auf ein unterstützendes technisches Hilfsmittel (z.B. Roboterarm) und stellt damit wieder eine gewisse Funktion her. Die bisherigen Prototypen zeigen eindrücklich die Machbarkeit, haben aber Probleme in der praktischen Umsetzung. Die starke Variabilität in der Aufzeichnung der neurale Signale ist eine große Herausforderung. Aufzeichnung von umschriebenen Neuronengruppen geben ziemlich genaue Bewegungsinformationen, sind aber sehr instabil. Aufzeichnungen von größeren Arealen des Gehirns sind stabiler, geben aber nur grobe Informationen.

 

 

Das Projektteam versucht den Nutzen beider Ansätze zu kombinieren, indem es die Signale von Aktionspotentialen von motorischen Nervenzellen und dem entsprechenden größeren Areal abgreift. Ziel ist, mit Hilfe eines mathematischen Systems die optimalen Signalinformationen aus den unterschiedlichen bewegungsassoziierten Signalen zu filtern. In einer laufenden klinischen Studie von Brain Gate, soll ein solcher Multi-Signal Ansatz an tetraplegischen Patienten getestet werden.

Die Erwartungen sind, dass dieser Ansatz mit der Kombination von verschiedenen Signalen einerseits zu einer präziseren Kontrolle und Langzeitstabilität der Neuroprothese führt und andererseits die große Hürde der Translation in die Klinik überbrücken hilft. Leistungsstarke Neuroprothetik kann eine große Rolle in der Rehabilitation von chronisch querschnittgelähmten Patienten spielen, indem sie hilft ein gewisses Maß an Unabhängigkeit zurückzugewinnen und die Lebensqualität zu verbessern.