Schnittstelle zwischen Mensch und Prothese

Foto: Eine herkömmliche Beinprothese

Bald eine Prothese der Vergangenheit?
© Hemera

Die hundert nadelfeinen Spitzen an der Unterseite sollen in das Gewebe gedrückt werden. Sendet nun eine Nervenzelle ein Signal in Form eines winzigen elektrischen Stromimpulses, können die Nadelspitzen diesen Stromfluss aufnehmen. Dazu benötigen sie einen direkten Kontakt zum sendenden Nerv im Gehirn oder am Nervenstrang.

Der Rest ist Mikroelektronik: Die Spitzen leiten das Signal an einen winzigen Chip weiter. Dieser verstärkt das schwache Signal und filtert gleichzeitig störendes Rauschen heraus. Ganz oben auf dem gerade einmal drei Millimeter hohen Bauteil gibt es dann noch eine winzige Antenne, die das Signal nach außen sendet.

Mit Energie versorgen die Forscher der TU Berlin und des Fraunhofer IZM ihr Interface einfach drahtlos, indem sie außerhalb des Körpers mit einer Spule ein kleines elektrisches Feld anlegen. Nicht viel anders liest ein Scanner die Informationen auf dem Minichip, der in elektronisch lesbare Reisepässe eingebaut wird. Auch diese Technik ist also gut erprobt.

Steckt so ein Interface erst einmal im Gewebe, stellt sich der Mensch zum Beispiel vor, er würde gerade seine Hand zur Faust ballen. Das Nervensignal wird nun zu einer Software weiter geleitet, die nach einigen Malen "Faust ballen" lernt, welches Signal dabei durch die Nervenbahnen saust. Kommt nun im Alltag das Signal "Faust ballen", gibt die Software den Befehl in einer "Sprache" weiter, die der Elektronik in der Prothese geläufig ist. Langsam lernt der Mensch dann, die Prothese fast so wie eine verlorene Hand zu benutzen. Haben die Ingenieure dieses Interface fertig entwickelt, kann es nicht nur in das Gehirn oder in das Gewebe des Stumpfes eines Gliedmaßes eingebaut werden, um Signale von den Nerven an die Elektromotoren der Prothese weiter zu geben.

Das Ganze würde natürlich auch umgekehrt funktionieren, erklärt Matthias Klein: "Sensoren in der Prothese können Signale so auch über das Interface an das Nervengewebe im Gehirn weiter leiten." Mit Hilfe des "Arrays" könnten Prothesen in Zukunft also auch Sinneseindrücke an den Körper liefern.

MEDICA.de; Quelle: Technische Universität Berlin