Fühlende Prothesen: Empfindungen spüren und Weintrauben zupfen

Fühlende Prothesen: Empfindungen spüren und Weintrauben zupfen: Hand-Prothese
Durch Elektroden und Algorithmen wird die Wahrnehmung in Prothesen verbessert (Mopic - Fotolia.com)
Neue Prothesen ermöglichen es, mit der künstlichen Gliedmaße zu spüren und feinmotorische Bewegungen auszuführen. Wissenschaftern in Ohio ist es gelungen, einen Prothese-Arm herzustellen, mit dem sogar Weintrauben von einer Rispe gezupft werden können.

Ermöglicht wird diese Verbesserung in der Prothesenqualität, indem eine direkte Verbindung zu dem Nervensystem des Trägers der Prothese hergestellt wird. Momentane, marktübliche Produkte können den Trägern nicht in zufriedenstellendem Maße das Gefühl geben, wirklich mit der Prothese verbunden zu sein. Zwei neue Modelle, die in den USA und in Schweden erprobt wurden, ermöglichen ein gesteigertes, natürlicheres Körperempfinden. Damit können die alltägliche Lebensqualität gesteigert und sogar Phantomschmerzen im fehlenden Glied reduziert werden.

Mit Elektroden und Algorithmen zu einem neuen Körperempfinden

Mit diesem Ziel vor Augen implantierte ein Forscherteam an der Case Western Reserve University in Cleveland, Ohio, Elektroden in die Haut am Oberarm von Patienten. Diese konnten mit der Prothese verbunden werden, um einen Übergang zu dem Nervensystem herzustellen. Dabei reichten nur drei Verbindungen in den Oberarm, um ein Empfinden an 19 Stellen der Prothese zu ermöglichen.

Mit dieser neuen Prothese konnten die Versuchsteilnehmer detaillierte, feinmotorische Bewegungen durchführen, aber auch Gegenstände fester und stabiler halten als zuvor. Zudem konnten sie verschiedene Empfindungen wahrnehmen, wie etwa die Oberflächenstruktur eines Gegenstandes zu spüren. So wurde eine Unterscheidung zwischen "rau" und "weich" erstmals seit dem Verlust des Armes wieder möglich. Das Erfolgsgeheimnis der Prothese sind die Algorithmen, die das Forscherteam programmierte, um Berührungsinformationen von Sensoren an dem künstlichen Arm in elektronische Signale umwandelte. Diese konnten von dem menschlichen Nervensystem entschlüsselt werden.

Verbindung zum Nervensystem im Körperinneren

Eine Forschergruppe an der schwedischen Universität Göteborg verfolgte einen anderen, jedoch ebenfalls erfolgsträchtigen Ansatz. Sie stellten die Verbindung zwischen Prothese und Nervensystem her, indem sie den künstlichen Unterarm direkt an die Muskeln und Nerven um den Oberarmknochen anbrachten. Dadurch wurde die Handhabung der Prothese erleichtert und ihre Beweglichkeit erhöht. Auch in diesem Fall konnten die Prothesenträger deutlich mehr mit dem künstlichen Arm empfinden, als dies zuvor der Fall war.

Eine Neuerung der Prothesen, die in Schweden und der USA getestet wurden, liegt vor allem in ihrer Dauerhaftigkeit. Während in anderen Versuchen ein Empfinden in der Prothese hergestellt werden konnte, hielt dieser Effekt nicht längerfristig an. Bei den neuen Prothesenmodellen blieb das Empfinden jedoch während des gesamten Versuchszeitraumes von 12 bzw. 24 Monaten bestehen, was auf eine längere Aufrechterhaltung des Empfindens auch nach der Versuchsdauer hoffen lässt. Teilnehmer der Studien sprachen davon, zum ersten Mal seit ihrem Unfall wieder eine Verbindung zu "ihrem" Arm zu spüren.

Quellen

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