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Das Wichtigste in Kürze
- Ein 37-jähriger ALS-Patient kann wieder in einer einfachen Form kommunizieren.
- Dies dank eines Computers, der den Feuerraten der Neuronen «Ja» und «Nein» zuordnet.
- Nach rund hundert Tagen konnte der Mann seine Bedürfnisse äussern.
Mithilfe von im Gehirn implantierter Elektroden hat ein gelähmter ALS-Patient eine einfache Form der Kommunikationsfähigkeit zurückerlangt. Ein Computer entschlüssle Buchstaben aus seinen Hirnsignalen, berichten Forschende im Fachblatt «Nature Communications».
Der heute 37 Jahre alte Mann verlor infolge der unheilbaren Nervenerkrankung ALS (Amyotrophe Lateralsklerose) seine Sprache. Bei klarem Verstand war er in seinem wachen Geist gefangen.
Patienten wie er im sogenannten «Completely Locked-in»-Stadium haben auch keine Kontrolle mehr über ihre Augenbewegungen, weshalb andere Kommunikationshilfen versagen. Denn eine Möglichkeit ist, mit Kameras die Augenbewegung aufzuzeichnen und diese mit einer Software in Sprache zu übersetzen. Ein solches System nutzte etwa der berühmte Physiker Stephen Hawking.
Nun berichtet ein internationales Forschungsteam unter Co-Leitung von Jonas Zimmermann vom Wyss Center of Bio‐ and Neuroengineering in Genf: Der Studienteilnehmer lernte, mit einer sogenannten Hirn-Computer-Schnittstelle (kurz BCI) auf Satzebene zu kommunizieren. Invasive BCI sind kleine, im Gehirn chirurgisch implantierte Geräte, die mit Elektroden Hirnströme aufzeichnen und in Steuersignale umwandeln.
Wie die Forschenden in der am Dienstag veröffentlichten Studie schreiben, konnte der Patient nach rund hundert Tagen seine Bedürfnisse äussern. Am Tag 251 fragte er beispielsweise an seinen Sohn gewandt, ob er mit ihm den Disneyfilm Robin Hood schauen wolle.
Wie stark Neuronen feuern
Der Computer lernte, den Feuerraten der Neuronen in der Hirnregion des motorischen Kortex ein «Ja» und «Nein» zuzuordnen. Dies, um Wörter und Sätze zu bilden. Indem ein Programm laut Buchstaben vorliest, konnte der Studienteilnehmer bejahen oder verneinen, ob er den entsprechenden Buchstaben verwenden möchte. So gelang es ihm, im Schnitt ein Zeichen pro Minute zu bilden.
Die Forschenden schliessen: Die Fallstudie liefere den Beweis, dass willentliche Kommunikation selbst für völlig in ihrem Geiste isolierte Menschen möglich sei.
Zimmermann dämpft jedoch die Erwartungen: «Es handelt sich um einen Konzeptbeweis mit einem einzigen Patienten.» Dies sagt der wissenschaftliche Leiter des Projekts im Gespräch mit der Nachrichtenagentur Keystone-SDA. Ziel sei, eine klinische Studie mit mehr Patienten aufzugleisen, wofür man derzeit neue Elektroden-Implantate entwickle, die komplett einwachsen würden. In prä-klinischen Tierstudien soll die Sicherheit eines solchen Implantats geprüft werden.
Das beim ALS-Studienteilnehmer verwendete Implantat ist über einen Stecker und ein Kabel mit dem Computer verbunden. «Der Stecker stellt ein Infektionsrisiko dar, weil die Wunde ständig offenbleiben muss», sagt Zimmermann.
Hoffnung für nicht allzu ferne Zukunft
In nicht allzu ferner Zukunft könnten Hirn-Computer-Schnittstellen vielen ALS-Patienten helfen. Dieser Meinung ist Anne-Lise Giraud Mamessier. Die an der Universität Genf und dem Institut de l’Audition in Paris tätige Neurowissenschaftlerin war nicht an der Studie beteiligt. Bis es so weit sei, seien aber noch einige technologische Hürden und solche zur besseren Dekodierung von Sprachabsichten zu überwinden.
Auch bestehe eine Schwierigkeit darin, genügend erfolgreiche Konzeptnachweise zu erbringen, um Patienten davon zu überzeugen, sich einer Hirnoperation zu unterziehen. So betont auch sie die Wichtigkeit der Elektroden. «Sie sollten so sicher wie möglich sein und eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit für Infektionen und Hirnschäden aufweisen», so Giraud Mamessier.