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Bei dem Implantat handelt es sich um eine drahtlose Gehirn-Rückenmarks-Schnittstelle, die den Unterbruch in den Nerven des Rückenmarks überbrücken soll. Normalerweise sendet der sogenannte Motorkortex – das Hirnareal, das Bewegungen plant – Signale über diese Nerven an die Muskeln der Gliedmassen, um Bewegungen auszulösen. Bei einer Rückenmarksverletzung kommen diese Signale jedoch nicht bei den Muskeln an.
Das Forscherteam um Grégoire Courtine von der ETH Lausanne (EPFL) berichtet nun im Fachjournal «Nature» von ersten Erfolgen der neuartigen Schnittstelle bei einem Affen mit einem gelähmten Bein. Das System besteht aus mehreren Elementen:
- Im Gehirn implantierte Elektroden messen die Signale des Motorkortex und senden sie per Funk an einen Computer.
- Der Computer übersetzt die Hirnsignale in ein Muster elektrischer Impulse und sendet diese an einen in der Nähe des Rückenmarks implantierten Pulsgenerator.
- Über ein Kabel steuert dieser wiederum Elektroden, die an spezifischen Stellen des Rückenmarks unterhalb der Verletzung angebracht wurden und die Nerven spezifisch stimulieren, um die Muskeln in der gewünschten Weise zu bewegen.
Kommunikation wiederhergestellt
So überbrückt das System den Unterbruch der Kommunikation zwischen Gehirn und Muskeln und erlaubt es dem Tier, die Kontrolle über das gelähmte Bein zurückzugewinnen. Gemäss den Forschern war der Affe sofort in der Lage zu laufen, sobald die Hirn-Rückenmarks-Schnittstelle aktiviert war. Es waren keine Physiotherapie und kein Training nötig.
«Das ist das erste Mal, dass Neurotechnologie die Bewegungsfähigkeit in Primaten wiederherstellt», betonte Courtine. Das Gerät könnte auch bei schwereren Rückenmarksverletzungen funktionieren, wahrscheinlich mit Unterstützung pharmakologischer Wirkstoffe, so die Forschenden.
Dass ein komplett Querschnittsgelähmter dank eines solchen Implantats dereinst wieder die Beine bewegen könnte, ist zwar denkbar. «Es liegen aber noch viele Herausforderungen vor uns», so Courtine. «Es könnte noch mehrere Jahre dauern, bis alle Komponenten dieses Eingriffs an Menschen getestet werden können.»
Einen ersten kleinen Schritt in diese Richtung machen die Forschenden bereits: Derzeit läuft eine klinische Machbarkeitsstudie, die den therapeutischen Nutzen der elektrischen Stimulation des Rückenmarks bei Gelähmten überprüft, um die Beine zu bewegen. Allerdings finden die Tests ohne das Hirnimplantat statt.