Dank Hirnimplantat: Gelähmter Mann kann seine Hand wieder bewegen

Tanja Schmitt / Redakteurin
22. Juli
2 Min. Lesezeit

Ein seit Jahren gelähmter Mann kann wieder greifen, essen und fühlen – dank einer neuartigen Gehirnimplantat-Technologie. Keith Thomas aus Massapequa im US-Bundesstaat New York brach sich im Juli 2020 bei einem Sprung in einen Swimmingpool das Genick. Die Folge: eine vollständige Tetraplegie. Er konnte weder Arme noch Hände vom Rollstuhl heben und spürte nichts mehr in Unterarmen und Händen.

Im Oktober 2021 begann er eine dreijährige klinische Studie am Feinstein Institutes for Medical Research der Northwell Health in New York. Das Verfahren nennen die Forscher „doppelten neuronalen Bypass". Bei einer 15-stündigen Operation am offenen Schädel setzten sie Thomas fünf Mikroelektroden-Arrays ins Gehirn. Zwei davon sitzen im motorischen Kortex und lesen seine Bewegungsabsichten aus. Die anderen drei liegen im sensorischen Kortex und senden Reize zurück, um ein Tastgefühl zu erzeugen.

KI-Systeme für Griff und Gefühl

Zwei KI-Systeme übersetzen die Signale. Ein LSTM-Netzwerk erkennt, ob Thomas die Hand öffnen, schließen oder greifen will, und steuert über Hautelektroden die Unterarmmuskeln. Ein zweites System, ein selbstlernender Reinforcement-Learning-Agent, regelt die Griffkraft in Echtzeit. Drucksensoren in einer maßgefertigten 3D-gedruckten Vorrichtung messen den Griff und melden ihn ans Gehirn zurück. Damit schließt sich der Kreis: Das Gehirn fordert die Bewegung an, führt sie aus und spürt das Ergebnis.

Thomas konnte so die Hand seiner Schwester und das Fell seines Hundes fühlen. Leere Eierschalen hob er mit dem RL-Agenten zu 87 Prozent, ohne sie zu zerbrechen – ohne diese KI-Regelung gelang das nur in 27 Prozent der Versuche.

Die Kraft aus dem Rückenmark

Die Kraftgewinne stammen aus einem zweiten Baustein: einer nicht-invasiven Rückenmarkstimulation über Hautelektroden. Über 35 Wochen stieg die Kraft bei der Ellenbogenbeugung rechts um 86 Prozent, links um 62 Prozent. Erst diese Grundkraft ließ Thomas die Hände zum Gesicht führen – er konnte sich wieder die Nase kratzen und den Mund abwischen. Bemerkenswert: Die Technik verdrahtete offenbar Teile seines Nervensystems neu. Manche motorischen Gewinne blieben über mehrere Monate erhalten, auch wenn das System ausgeschaltet war.

Für das Tastempfinden entwickelten die Forscher das Verfahren „kortikale Spiegelung". Sie zeichneten Thomas' Hirnaktivität auf, während er sich Berührung vorstellte, und spielten dieselben Muster gezielt zurück – kombiniert mit Rückenmark- und Hautstimulation. Ein vorheriges, 39 Wochen langes Programm allein mit Rückenmarkstimulation hatte nichts gebracht. Erst die Kombination wirkte: Am Handgelenk kehrte das Gefühl zurück und hielt über zwei Monate an, selbst nach dem Abschalten der Stimulation.

Hoffnung für Hunderttausende

Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal Nature Medicine. Studienleiter Chad Bouton spricht sinngemäß von einem neuen Weg gegen schwere Lähmungen: Man umgehe die Verletzung nicht nur, sondern verdrahte das Nervensystem neu. Die Technologie könne Hunderttausenden gelähmten Menschen Hoffnung geben.