Motor-Parietale kortikale Neuroprothese mit somatosensorischem Feedback zur Restauration von Hand- und Armfunktionen bei tetraplegischen Patienten.

• Antragsteller: Dr. Christian Klaes
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289947155

Eine Neuroprothese erlaubt es einer gelähmten Person ein künstliches Gliedmaß per Gedanken zu steuern. Die jüngsten Entwicklungen in der Neuroprothetik haben ein großes Potenzial die Lebensqualität und Autonomie paralysierter Patienten zu verbessern. Obwohl kürzlich einige klinische Humanstudien in den USA begonnen wurden, in denen Roboterarme von paralysierten Patienten gesteuert wurden, bleiben viele Aspekte für die weitere Forschung offen. Es ist zum Beispiel noch nicht klar welches Hirnareal die besten Kontrollsignale liefern kann. Die meisten derartigen Studien beschränken sich auf Motorbefehle aus dem Motorkortex. In einer kürzlich veröffentlichten Studie konnten meine Kollegen und ich am Caltech demonstrieren, dass auch kognitive Signale aus dem posterioren parietalen Kortex verwendet werden können um eine Neuroprothese zu betreiben. Im vorgestellten Projekt wird die Absicht verfolgt Signale aus beiden Arealen zu kombinieren, um die Performanz des Systems erheblich zu verbessern. Weiterhin soll intrakortikale Mikrostimulation im somatosensorischen Kortex dazu verwendet werden taktiles Feedback an den paralysierten Patienten zurück zu geben. Taktiles Feedback wird mit hoher Warhscheinlichkeit die Leistungsfähigkeit des Systems, speziell bei feinmotorischen Aufgaben, deutlich erhöhen und hat das Potenzial die Lebensqualität von gelähmten Patienten deutlich zu verbessern. Ein weiterer wichtiger Aspekt des Projektes ist die Benutzung von immersiver virtueller Realität, um die Auswirkungen der Perspektive, visueller Darstellung und verschiedener Kontrollschemata auf die Steuerung der Prothese durch den Patienten zu untersuchen bevor ein physischer Roboterarm benutzt wird. Virtuelle Realität stellt eine einfache und schnelle Möglichkeit dar verschiedene Variationen von Steuerungsmethoden und Roboterdesigns in einer sicheren Umgebung zu testen. Ein letztes Thema das in dem Projekt untersucht werden soll ist die Verwendung von Computer Assistenz in einem hybriden Kontrollszenario in dem die Kontrolle über den Roboterarm zwischen dem Patienten und dem Computer geteilt wird. Ein solches Assistenzsystem wäre robuster gegenüber Signalverlust und könnte den Patienten in Alltagssituationen eine einfachere Kontrolle ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: 2 x Neural Signal Processors, plus electrode arrays, connectors, headstages and micro stimulator
• Gerätegruppe: 3430 Elektro-Enzephalographen