Neue Methode zur willentlichen Steuerung bionischer Prothesen

Forschende entschlüsseln erstmals Nervensignale zur gezielten Bewegungskontrolle

TROTZ ENORMER FORTSCHRITTE IN DEN VERGANGENEN ZWEI JAHRZEHNTEN BLEIBT DIE WILLENTLICHE STEUERUNG BIONISCHER PROTHESEN EINE HERAUSFORDERUNG UND GEGENSTAND INTENSIVER FORSCHUNGEN. NUN HABEN WISSENSCHAFTER:INNEN DER MEDIZINISCHEN UNIVERSITÄT WIEN UND DES IMPERIAL COLLEGE LONDON EINE NEUE METHODE ENTWICKELT, UM DIE NACH EINER ARMAMPUTATION VERBLIEBENEN NERVENSIGNALE PRÄZISE ZU ERFASSEN UND FÜR DIE KONTROLLE EINES KÜNSTLICHEN ARMS NUTZBAR ZU MACHEN. DIE IM FACHJOURNAL „NATURE BIOMEDICAL ENGINEERING“ PUBLIZIERTEN STUDIENERGEBNISSE KÖNNTEN DIE GRUNDLAGE FÜR DIE ENTWICKLUNG DER NÄCHSTEN GENERATIONEN VON PROTHESEN DARSTELLEN.

Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat geförderten Projekts Natural BionicS wurden bei drei armaputierten Studienteilnehmer:innen neuartige (40-Kanal-) Mikroelektroden in Muskeln implantiert, welche zuvor durch eine sogenannte Targeted Muscle Reinnervation (TMR) wieder mit Nerven verbunden worden waren. Dieses chirurgische Verfahren leitet nach einer Amputation verbliebene Nervenbahnen in noch vorhandene Muskeln um und schafft so neue Schnittstellen, über die neuronale Signale wieder abgerufen werden können.

Durch die Kombination chirurgischer Reinnervation mit implantierbaren Mikroelektroden gelang es den Wissenschafter:innen der MedUni Wien und des Imperial College London erstmals, die Aktivität einzelner Motoneuronen – jener Nervenzellen im Rückenmark, die Bewegungsbefehle an die Muskeln weiterleiten – direkt zu messen und deren Signalmuster mit bestimmten Bewegungsabsichten zu verknüpfen. Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, führten die Teilnehmenden gedanklich verschiedene Bewegungen mit ihrem Phantomarm durch. „Mit Hilfe unserer Methode konnten wir jene Nervensignale präzise identifizieren, die zum Beispiel dem Strecken eines Fingers oder dem Beugen des Handgelenks zugrunde liegen“, berichtet Studienautor Oskar Aszmann, Leiter des Klinischen Labors für bionische Extremitätenrekonstruktion an der Universitätsklinik für Plastische, Rekonstruktive und Ästhetische Chirurgie der MedUni Wien.
FUNDAMENT FÜR ENTWICKLUNG DRAHTLOSER IMPLANTATE

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