Neue Methode erlaubt gezielte Steuerung bionischer Prothesen

Ein Meilenstein in der Medizintechnik: Ein internationales Forschungsteam der Medizinischen Universität Wien und des Imperial College London hat erstmals eine Methode entwickelt, mit der sich die Nervensignale nach einer Amputation präzise erfassen und für die Steuerung bionischer Prothesen nutzen lassen. Die Ergebnisse, veröffentlicht im Fachjournal Nature Biomedical Engineering, könnten die Grundlage für eine völlig neue Generation intuitiv steuerbarer Prothesen bilden.#
 Nervensignale als Schlüssel zur natürlichen Bewegung 

Trotz großer Fortschritte in der Bionik bleibt die willentliche Steuerung künstlicher Gliedmaßen eine zentrale Herausforderung. Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat geförderten Projekts Natural BionicS implantierten die Forschenden bei drei armaputierten Proband:innen Mikroelektroden in Muskeln, die zuvor durch eine Targeted Muscle Reinnervation (TMR) wieder mit Nervenbahnen verbunden worden waren.
 

Dieses chirurgische Verfahren leitet verbliebene Nerven nach einer Amputation in noch vorhandene Muskeln um – und schafft so neue Schnittstellen zwischen Nervensystem und Prothese. Durch die Kombination aus Reinnervation und Mikroelektrodentechnologie konnten die Forschenden erstmals die Aktivität einzelner Motoneuronen, also jener Nervenzellen, die Bewegungsbefehle übermitteln, direkt messen.
 

„Mit unserer Methode konnten wir jene Nervensignale präzise identifizieren, die etwa dem Strecken eines Fingers oder dem Beugen des Handgelenks zugrunde liegen“, erklärt Oskar Aszmann, Leiter des Klinischen Labors für bionische Extremitätenrekonstruktion an der MedUni Wien.
 

Fundament für drahtlose, intuitive Prothesen 

Die Analyse zeigte, dass komplexe Bewegungsabsichten auch nach einer Amputation im Nervensystem erhalten bleiben. Diese neuronalen Muster lassen sich mathematisch rekonstruieren  und künftig zur direkten Steuerung bionischer Hände oder Arme in Echtzeit verwenden.
 

„Das ist ein entscheidender Schritt, um die Kontrolle bionischer Gliedmaßen natürlicher und intuitiver zu gestalten“, so Aszmann. Auf Basis dieser Erkenntnisse soll langfristig ein sogenannter Bioscreen entstehen -  ein System, das neuronale Bewegungsmuster sichtbar macht und als Grundlage für drahtlose Implantate dient.

Diese Implantate könnten in Zukunft Nervensignale direkt an bionische Prothesen oder andere Assistenzsysteme übertragen,  schnell, präzise und ohne Verzögerung. Damit rückt die Vision einer nahtlosen Verbindung zwischen Mensch und Maschine einen entscheidenden Schritt näher.