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ALS: Gehirn-Computer-Schnittstelle

Locked-in-Syndrom: Gehirn-Computer-Schnittstelle ermöglicht Kommunikation

ALS-Patientin steuert über Implantat ihr Tablet.

13.01.2017 • 0 Kommentare

Stephen Hawking ist der prominenteste ALS-Patient mit Locked-in-Syndrom. In dem Film "Schmetterling und Taucherglocke" wiederum wird der Zustand, bei dem der Betroffene bei vollem Bewusstsein im eigenen Körper "gefangen" ist, beindruckend dargestellt. Bei der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS) degenerieren sich oft rasch innerhalb von drei bis fünf Jahren die Motoneuronen, sodass Lähmungen und Funktionsstörungen auftreten. Die Krankheit ist unheilbar und die ALS-Erkrankten leiden häufig an Sprechstörungen, manche können sich nur noch mit Hilfe der Augenbewegungen mitteilen.

Eine 59-jährige Internistin, die sich im fortgeschrittenen Stadium einer ALS befand und nur noch über ihre Augenbewegungen bemerkbar machen konnte, hat mit einer Gehirn-Computer-Schnittstelle gelernt, einen Cursor auf einem Tablet zu steuern. Der Bericht erschien im New England Journal of Medicine (2016; doi:1056/NEJMoa1608085).

Die Frau hatte 2008 die Diagnose ALS bekommen und ihr Zustand verschlechterte sich schnell. 2015 war sie nur noch in der Lage ihre Augen zu bewegen, über alle anderen Körperregionen hatte sie die Kontrolle verloren. Durch einen Luftröhrenschnitt wurde sie mechanisch beatmet. Lediglich mit den Augen steuerte sie ein Tablet. Diese komplexe Technik erforderte aber, dass die Lichtverhältnisse gleichbleibend hell blieben. Bei jedem Umgebungswechsel benötigte es eine neue Kalibrierung. Die fragmentarische Kommunikation, die damit einherging, entmutigte sie und sie verließ deshalb nicht mehr ihr Haus.

Oktober 2015 implantierte ihr der Neurochirurg Nick Ramsey und sein Team vom Brain Center Rudolf Magnus der Universität Utrecht in Holland mehrere Elektroden auf die Hirnoberfläche. Das technische Material kam dabei ursprünglich aus der Rückenmarkstimulation und wurde für diesen Zweck modifiziert. Die Chirurgen brachten vier Elektroden auf einem Bereich des linken motorischen Cortex an, der für die Handsteuerung zuständig ist. Zwei weitere platzierten sie auf dem linken präfrontalen Cortex. Dort löst das Hirn komplexe Rechenaufgaben.

Ein subkutanes Kabel verband die Elektroden mit einem Aufzeichnungsgerät, später ersetzt durch einen Sender im Brustmuskel. Diese Signale wurden nun drahtlos an einen Receiver geleitet und von ihm ausgewertet, bevor er es an das Tablet weiterleitete. Dieses Gehirn-Computer-Interface sollte nun der Patientin ermöglichen, das Tablet per Gedanken zu steuern.

In den folgenden Wochen lernte die Frau, den Cursor auf dem Tablet zu bewegen. Ihre gedankliche Absicht, die Hand nach oben zu bewegen, lenkte den Cursor nach oben, beim gedanklichen Entspannen der Hand, verschob sich der Cursor nach unten. Bald beherrschte die Patientin ein einfaches Computerspiel, bei dem sie mit dem Cursor einen Ball im Spiel halten sollte. Ein weiterer Schritt war das Anklicken von Buchstaben per Gedanken. Sie musste dabei die "Absicht" haben, die Hand eine Sekunde nach oben in eine bestimmte Richtung zu bewegen.

Laut den Forschern war das Training mühselig. Doch 197 Tage später, nach der Operation, war die Patientin fähig, das Tablet selbstständig zu bedienen und einfache Worte zu kommunizieren. Allerdings benötigte sie zu Anfang für jeden Buchstaben 52 Sekunden. Durch ein Worterkennungssystem konnte die Zeit auf 33 Sekunden verkürzt werden.

Nach Angaben der Wissenschaftler kommt die Patientin inzwischen mit der Methode gut zurecht und erfährt durch die Technik eine Lebensqualitätssteigerung. Außerdem ist ihr Aktionsradius deutlich gestiegen, da die Gehirn-Computerschnittstelle im Gegensatz zur Augenbewegungsmethode auch außerhalb des Hauses funktioniert.

Ul.Ma. / physio.de

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