Gelähmter Mann geht mit Gerät, das Gehirn und Muskeln wieder verbindet

Bahnbrechende Forschung könnte zur Entwicklung miniaturisierter Geräte für Schlaganfallpatienten und gelähmte Menschen beitragen

Ein Mann, der 2011 bei einem Fahrradunfall gelähmt war, konnte mithilfe einer Gehhilfe wieder stehen und gehen, nachdem Ärzte ein Gerät implantiert hatten, das seine Gehirnwellen liest und Anweisungen an seine Wirbelsäule sendet, um die richtigen Muskeln zu bewegen.

Dem 40-jährigen Gert-Jan Oskam wurde gesagt, dass er nie wieder gehen würde, nachdem er sich bei einem Verkehrsunfall in China das Genick gebrochen hatte. Seit der Operation ist er jedoch Treppen gestiegen und mehr als 100 Meter am Stück gelaufen.

„Vor ein paar Monaten konnte ich zum ersten Mal seit zehn Jahren wieder aufstehen und mit meinen Freunden ein Bier trinken“, sagte Oskam, der aus den Niederlanden stammt. „Das war ziemlich cool. Ich möchte es in meinem täglichen Leben nutzen.“

Die „digitale Brücke“ ist das neueste Ergebnis eines Teams von Neurowissenschaftlern in der Schweiz, die seit langem ein Programm zur Entwicklung von Gehirn-Maschine-Schnittstellen zur Überwindung von Lähmungen verfolgen. Das Projekt zielt darauf ab, drahtlose Signale zu verwenden, um das Gehirn wieder mit Muskeln zu verbinden, die durch einen Bruch der Rückenmarksnerven nutzlos werden.

In einem früheren Versuch testete Oskam ein System, das die rhythmischen Schritte des Gehens nachbildete, indem es Signale von einem Computer an sein Rückenmark sendete. Das Gerät half ihm zwar dabei, mehrere Schritte auf einmal zu machen, die Bewegung war jedoch eher roboterhaft und musste durch einen Knopf oder Sensor ausgelöst werden.

Für das neueste Update installierte Prof. Jocelyne Bloch, Neurochirurgin am Universitätsspital Lausanne, Elektroden an Oskams Gehirn, die neuronale Aktivität erkennen, wenn er versucht, seine Beine zu bewegen. Die Messwerte werden von einem Algorithmus verarbeitet, der sie in Impulse umwandelt, die an weitere Elektroden in seiner Wirbelsäule gesendet werden. Die Impulse aktivieren Nerven in der Wirbelsäule und schalten die Muskeln ein, um die beabsichtigte Bewegung hervorzurufen.

„Wir konnten mit einer digitalen Brücke die Kommunikation zwischen dem Gehirn und der Region des Rückenmarks wiederherstellen, die die Beinbewegung steuert“, sagte Prof. Grégoire Courtine von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne. Er sagte, das System könne „die Gedanken von Gert-Jan erfassen und diese Gedanken in eine Stimulation des Rückenmarks umwandeln, um willkürliche Beinbewegungen wiederherzustellen“.

Das Gerät ermöglicht keine schnellen, sanften Schritte, aber Oskam sagte, das in „Nature“ beschriebene Implantat ermögliche natürlichere Bewegungen als zuvor, da das Aufstehen und Gehen durch Nachdenken über die Aktionen eingeleitet und kontrolliert werde. Die Signale stimulieren die Muskeln, die zum Beugen von Hüfte, Knie und Knöchel erforderlich sind.

Das Gerät scheint auch die Rehabilitation zu fördern. Nach mehr als 40 Trainingseinheiten mit dem Implantat erlangte Oskam, der nicht alle Nerven in seiner Wirbelsäule durchtrennte, eine gewisse Kontrolle über seine Beine zurück, selbst wenn das Gerät ausgeschaltet war. Courtine glaubt, dass die Wiederherstellung der Verbindung zwischen Gehirn und Wirbelsäule dazu beiträgt, die Spinalnerven zu regenerieren und so dem Patienten einen Teil seiner verlorenen Kontrolle zurückzugeben.

Obwohl sich die Arbeit noch in einem frühen Stadium befindet, hoffen die Forscher, dass zukünftige miniaturisierte Geräte Schlaganfallpatienten und gelähmten Menschen dabei helfen werden, zu gehen, ihre Arme und Hände zu bewegen und andere Funktionen zu steuern, beispielsweise die Blase, die häufig vom Rückenmark betroffen ist Verletzungen. Arm- und Handbewegungen können schwieriger sein, da sie komplexer sind als das Gehen.

Da Oskam mehr als ein Jahrzehnt nach seinem Unfall Fortschritte zeigt, ist das Team zuversichtlich, dass es anderen Patienten mit neueren Verletzungen besser ergehen könnte. Bei Oskam „sind seit der Rückenmarksverletzung mehr als zehn Jahre vergangen“, sagte Courtine. „Stellen Sie sich vor, wir wenden die digitale Brücke einige Wochen nach einer Rückenmarksverletzung an. Das Heilungspotenzial ist enorm.“