Computer-Gehirn-Schnittstelle Maschine kann Gedanken Gelähmter lesen

Autos mit der Kraft der Gedanken lenken? Forscher FU Berlin haben bereits 2011 gezeigt, dass das geht. Figuren in Computerspielen mit einer Art Gedanken-Headset steuern? Prototypen dafür wurden 2015 vorgestellt. Warum sollte diese Art von Technik nicht auch in der Medizin nützlich sein? Zum Beispiel bei der Kommunikation mit gelähmten Menschen? Eine Frage, die der Tübinger Professor Niels Birbaumer und sein Team jetzt beantwortet haben. Wenn man die richtige Technik kombiniert, funktioniert das.

Die Forscher um Birbaumer haben am Schweizer “Wyss Center“ eine völlig neue Kopfhaube entwickelt, mit deren Hilfe vollständig gelähmte Patienten wieder kommunizieren konnten. Vier Betroffene konnten über diese Computer-Gehirn-Schnittstelle mit “Ja“ und “Nein“ auf Fragen antworten. Die Technik präsentieren der emeritierte Hirnforscher der Universität Tübingen und Kollegen im Fachmagazin “Plos Biology“.

Das internationale Team kombiniert dazu zwei Möglichkeiten, Hirnaktivität zu messen: Nahinfrarotspektroskopie und Elektroenzephalografie. Dabei wird von außen unter anderem die Veränderung des Sauerstoffgehalts im Blut des Gehirns gemessen, die ein Zeichen für die Aktivität der jeweiligen Hirnregion ist. Während die Patienten 100 bis 150 Fragen in Gedanken beantworten, justieren die Forscher die Messmethoden so, dass danach eine Treffer-Wahrscheinlichkeit von etwa 70 Prozent bei den Antworten gegeben ist. “Das ist nicht schlecht“, sagte Birbaumer. “Bei Gesunden ist das auch nicht unbedingt höher, die passen auch nicht immer auf. “

Erleichterung für Angehörige

Vier Patienten, die in Leverkusen, Leipzig, Hamburg und Nürnberg leben, haben die Kopfhaube getestet. Birbaumer hat die Erleichterung bei den Familienangehörigen miterlebt, wieder mit den gelähmten Menschen kommunizieren zu können, erzählte er. Auch die Pflege werde vereinfacht, wenn der Patient Fragen beantworten kann. Die Testpersonen durften die Haube behalten. “Wenn die entscheidenden Fragen geklärt sind, nimmt die Nutzungszeit ab", sagte Birbaumer. Dann kommunizierten die Patienten im Schnitt etwa eine Stunde pro Tag mithilfe der Haube, ergänzte der Forscher. “Das ist sehr anstrengend, die müssen sich voll konzentrieren.“

Kommunikation mit vollständig Gelähmten erfolgte bisher über Augenbewegungskameras. Eine ausgereifte und zuverlässige Technik. Aber es gebe Fälle zum Beispiel bei amyotropher Lateralsklerose (ALS), so Birbaumer, bei denen Nerven zerstört und Muskeln gelähmt werden. Die Betroffenen können irgendwann nicht einmal mehr ihre Augen bewegen und entsprechende Verständigungssysteme nicht mehr bedienen.

Niels Birbaumer (71) Ist emeritierter Professor der Uni Tübingen, Ehrendoktor der FSU Jena und Mitglied der Leopoldina in Halle. Gehirn-Computer-Schnittstellen sind seit Jahrzehnten ein Schwerpunkt seiner Arbeit. Mit 23 schrieb er seine Doktorarbeit über “Elektroenzephalografie bei Blindgeborenen“. Birbaumer hat viele renommierte Preise gewonnen und ist durch sein Buch "Dein Gehirn weiß mehr als du denkst“ (2015 Wissenschaftsbuch des Jahres) auch als Autor bekannt.
Seit 2016 ist er Senior Research Fellow am “Wyss Center of Bio- and Neuroengeniering“ in Genf, einer “unabhängigen und nicht-profitorientierten“ Forschungs-Organisation. Das Wyss Center wurde 2014 mit einer Spende des Namensgebers Hansjörg Wyss über 100 Mio. Schweizer Franken gegründet. Es forscht u.a. im Bereich menschliche Neurowissenschaften.

Alle Patienten antworteten “Ja“ auf die Frage, ob sie glücklich seien, berichtete Birbaumer. Er und seine Mitarbeiter seien sehr überrascht gewesen, als sie die Patienten zur Lebensqualität befragt hätten. “Was wir beobachteten war, dass sie, so lange sie genügend Pflege daheim bekamen, ihre Lebensqualität akzeptabel fanden.“ Falls die Technik einmal breit klinisch anwendbar werde, könne sie einen großen Einfluss auf das tägliche Leben der Menschen mit dem sogenannten Locked-in-Syndrom haben, dem Syndrom, das das Eingeschlossensein gelähmter Menschen beschreibt.

Die Kombination der zwei Messmethoden - Infrarotspektroskopie und Elektroenzephalografie - sei optimal, sagte der Fachmann für Neurophysik an der Berliner Charité, Prof. Gabriel Curo, der Deutschen Presse-Agentur. Komplett gelähmte Patienten seien ein wichtiges Zielklientel.

Keine industrielle Lösung

Eine Haube, die aus derzeit schon am Markt verfügbaren Komponenten besteht, kostet nach Birbaumers Angaben 50.000 bis 70.000 Euro. Angehörige von vollständig gelähmten Patienten stehen bei Birbaumer Schlange, wie er berichtete. Er schaffe es mit seinem Team nicht, sich um alle zu kümmern, weil die Feinjustierung der Haube und das Training der Angehörigen viel Zeit kosteten. Birbaumer würde begrüßen, wenn sich ein gewerblicher Anbieter findet. Doch dies scheitere auch an den verhältnismäßig geringen Patientenzahlen, so Birbaumer. Der Verein zur Interessenwahrnehmung von Menschen mit dem Locked-in Syndrom geht von schätzungsweise 400 bis 500 Patienten mit unterschiedlichen Schweregraden der Lähmung in Deutschland aus. Gesicherte Erkenntnisse gebe es aber nicht.

Die Forschung macht nach Angaben des Wyss Center bisherige Theorien hinfällig, wonach vollständig gelähmte Personen keine Computer-Gehirn-Schnittstelle bedienen können. Birbaumer will das System so verfeinern, dass die Patienten damit irgendwann auch Buchstaben auswählen können

Über dieses Thema berichtete MDR Aktuell im Radio | 31.01.2107 | 20:00