Ein neuer Rekord: Der Gelähmte gewinnt mit einem Gehirnimplantat acht Wörter pro Minute

Quelle: Stanford University

Es gibt viele gelähmte Menschen auf der Welt. Allein in den Vereinigten Staaten sind 5,1 Millionen Menschen auf die eine oder andere Weise gelähmt. In einigen Fällen ist die Lähmung progressiv. Amyotrophe Lateralsklerose ist eine der Krankheiten, die zu einer vollständigen Lähmung führt. Mit der Zeit verliert eine Person, die an dieser Krankheit leidet, die Fähigkeit, sogar die Gesichtsnerven und im Endstadium der Krankheit - und die Muskeln der Augäpfel - zu kontrollieren.

Solche Patienten können nicht mit anderen kommunizieren oder auf externe Faktoren reagieren. Sie sind in sich geschlossen, obwohl die geistige Aktivität normalerweise nicht beeinträchtigt wird. Bisher gab es keine Möglichkeit, mit solchen Personen zu kommunizieren, sie waren auf sich allein gestellt. Mit der Entwicklung der Technologie ergeben sich jedoch neue Möglichkeiten in der Medizin. Zum Beispiel hat die Entwicklung von Niels Birbaumer, einem Mitarbeiter des Wyss Center for Bio and Neuroengineering, dazu beigetragen, zu verstehen, was Menschen ohne motorische Aktivität denken .

Ärzte unter der Anleitung von Birbaummer haben eine neuronale Schnittstelle geschaffen, die in Echtzeit den Sauerstoffgehalt im Blut und die elektrische Aktivität des Gehirns misst. Bei der Erstellung ihres Systems haben sich Wissenschaftler zum Ziel gesetzt, zu verstehen, wann eine gelähmte Person (mental) "Ja" sagt und wann - "Nein". Ein solches System eignet sich leider nur für den Dialog im Frage-Antwort-Modus, und die Antworten sind, wie wir sehen, einsilbig.

Die Birmbauer-Kollegen von Stanford haben eine Technologie entwickelt, mit der diese Patienten mit gedrucktem Text kommunizieren können. Personen, die gelähmte Buchstaben eingeben, tippen auf der virtuellen Tastatur, die sich auf dem Bildschirm vor ihnen befindet. Die Technologie erfordert zwar invasive Eingriffe - die Implantation der kleinsten Elektroden in das menschliche Gehirn. Es gibt ungefähr hundert solcher Elektroden im System und sie sind so dünn, dass Ärzte sie in der Nähe der Neuronen der Teile des Gehirns implantieren können, die für die Steuerung der Bewegung der Hände verantwortlich sind.

Ein spezielles System nimmt Signale von diesen Neuronen wahr, verarbeitet sie mithilfe eines Algorithmus und überträgt sie per Kabel an einen Computer mit einem Eingabegerät. Zum Tippen muss sich eine Person mit einer Elektrode vorstellen, wie sie ihre Hand bewegt, indem sie den virtuellen Knopf mit dem Buchstaben drückt, der ihr auf dem Bildschirm angezeigt wird.

Vor der Verwendung des Systems muss der Patient geschult werden, aber die meisten Freiwilligen verwalten die virtuelle Tastatur fast sofort. Nach dem Training werden die Projektteilnehmer gebeten, den Satz „Der schnelle Braunfuchs sprang über den faulen Hund“ auszudrucken, der alle Buchstaben des englischen Alphabets und Leerzeichen enthält. Wissenschaftler aus Stanford, angeführt von Krishna Shena und Jamie Hnedreson, arbeiten derzeit mit drei Freiwilligen zusammen. Alle von ihnen sind gelähmt, obwohl sie die Fähigkeit haben, die Muskeln der Augen und Gesichtsmuskeln zu kontrollieren oder sogar die Fähigkeit, Gesichtsausdrücke zu kontrollieren und sogar zu sprechen, vollständig beizubehalten.

Ein Patient namens Dennis Degrey verlor 2007 die Bewegungsfähigkeit. Er wollte den Müll wegwerfen, obwohl es draußen regnete. Bevor er den nur wenige Meter entfernten Mülleimer erreichte, rutschte er ins Gras und fiel hin. Im Herbst traf Degray sein Kinn schwer und beschädigte das Rückenmark. Degrey kann keinen einzelnen Muskel unterhalb des Punktes kontrollieren, an dem der Schädel mit der Wirbelsäule verbunden ist. Er kann sprechen, aber keinen Text eingeben oder einen Computer steuern.


Dank neuer Technologien konnten Dennis und zwei andere Freiwillige wieder über einen Computer kommunizieren. Die Schreibgeschwindigkeit betrug in diesem Fall für jeden Patienten 7,8, 6,3 und 2,7 Wörter pro Minute. Dennis ist der Anführer der Troika, seine Rate beträgt fast 8 Wörter pro Minute.

Zum Vergleich: Die Schreibgeschwindigkeit eines normalen Menschen, der mit modernen Technologien vertraut ist, auf dem Smartphone-Bildschirm beträgt 12 bis 30 Wörter pro Minute. Dennis 'Rückstand ist nicht so groß. Er selbst sieht das neue System als ein Videospiel, das große Freude bereitet und für das Sie nicht bezahlen müssen.

Eine Frau, die ebenfalls an dem Experiment beteiligt war, half Entwicklern einmal dabei, einen Fehler im System zu finden. An diesem Tag versuchte sie wie üblich zu kommunizieren, aber es funktionierte nicht - der Cursor bewegte sich nicht nach rechts. Sie behielt auch die Fähigkeit zu sprechen, so dass sie das Problem den Entwicklern melden konnte. Nachdem sie drei Tage lang nach einem Fehler gesucht hatten, fanden sie ihn immer noch und stellten fest, dass der Patient Recht hatte.

Bisher ist das System, das Wissenschaftler in Stanford entwickelt haben, ein Versuch. Es basiert auf den Ergebnissen einer Studie desselben Teams aus dem Jahr 2015. Dann gelang es den Spezialisten, einen Algorithmus zu erstellen, der das Signal des Gehirns des Affen (später des Menschen) verarbeitet und den Cursor auf dem Bildschirm in die Richtung lenkt, in die der Besitzer der implantierten Elektrode ihn bewegen wollte.

Dies ist nur ein Prototyp, den Entwickler verbessern werden. Nach 10 Jahren werden die Systeme laut Projektteilnehmern viel perfekter sein: mit automatischer Kalibrierung, drahtlos und Miniatur. Es ragen keine Drüsen aus dem Kopf heraus. Menschen mit teilweiser Lähmung sowie Patienten, die sich nicht bewegen können, können mit einem solchen System arbeiten.

Source: https://habr.com/ru/post/de401803/