Nur mit Kraft seiner GedankenGelähmter ALS-Patient spricht dank Hirn-Implantat wieder mit Familie
Einem Mann mit Lähmungen gelingt durch ein neuartiges System die Verständigung mit seiner Umwelt. Die Technologie übersetzt Hirnsignale direkt in Text. Fachleute sehen darin einen entscheidenden Schritt für die Forschung, da die Technik erstmals außerhalb des Labors funktionierte.
Mit einem Brain-Computer-Interface (BCI) - also einer Hirn-Computer-Schnittstelle - hat ein gelähmter Patient mit schweren Sprachstörungen 19 Monate lang mit seiner Umwelt kommuniziert. Möglich wurde dies durch mehr als 250 implantierte Elektroden, die sprachtypische Hirnsignale in Text und Sprache übertrugen. Bislang handelt es sich bei dem Verfahren, das ein Forschungsteam um Nicholas Card von der University of California in Davis im Fachjournal "Nature Medicine" vorstellt, allerdings um einen mit sehr viel Aufwand betriebenen Machbarkeitsnachweis.
Surjo Soekadar von der Berliner Charité, der nicht an der Arbeit beteiligt war, spricht von einem "wichtigen Meilenstein": "Während viele frühere Arbeiten die Leistungsfähigkeit solcher Systeme vor allem unter Laborbedingungen gezeigt haben, dokumentiert diese Studie eine langfristige und weitgehend unabhängige Nutzung im Alltag", erläutert der Leiter der Arbeitsgruppe Klinische Neurotechnologie. "Besonders bedeutsam ist, dass der Nutzer das System über einen langen Zeitraum für reale Kommunikations- und Interaktionsaufgaben einsetzen konnte."
92 Prozent der Sätze zumindest halbwegs korrekt
Dafür war allerdings eine sehr aufwendige Vorarbeit erforderlich: Der 45 Jahre alte Mann litt an Amyotropher Lateralsklerose (ALS), einer fortschreitenden Erkrankung des motorischen Nervensystems. Ihm wurden im Jahr 2023 insgesamt 256 Elektroden - vier Matrizen (Arrays) mit jeweils 64 Elektroden - in das motorische Sprachzentrum des Kortex implantiert. Diese Elektroden, die via Kabel mit einem Computersystem verbunden sind, können beabsichtigte Sprachbewegungen erkennen und in Text übertragen. 280 Tage lang trainierte der Patient die Nutzung des Systems, bevor der Gebrauch zuhause startete und er selbstständig mit Familie, Freunden und Ärzten kommunizierte.
Jeden Tag musste dafür die Apparatur angeschlossen und die Software hochgefahren werden. Der Mann konnte mit Hilfe des Implantats auch einen Cursor steuern, um seinen Computer zu bedienen und im Internet zu surfen.
Beim selbstständigen Gebrauch nutzte der Mann das Gerät über 19 Monate fast täglich - insgesamt mehr als 3.800 Stunden und im Mittel 9,5 Stunden pro Tag. Er kommunizierte mehr als 183.000 Sätze - knapp 2 Millionen Wörter - mit einer mittleren Rate von 56 Wörtern pro Minute. 92 Prozent der Sätze waren nach seiner eigenen Einschätzung zumindest halbwegs korrekt.
Übertragbarkeit auf andere Menschen muss noch gezeigt werden
Auch nach 19 Monaten seien auf jeder der vier Matrizen noch mehr als 90 Prozent der Elektroden funktionstüchtig gewesen, schreibt das Team. Das Resultat zeige, dass solche Schnittstellen das Potenzial haben, motorisch schwer beeinträchtigte Menschen zu Hause unabhängiger zu machen, heißt es.
"Diese Arbeit gehört zu den bislang überzeugendsten wissenschaftlichen Demonstrationen einer langfristigen unabhängigen Nutzung invasiver BCIs außerhalb des Labors im Alltag", kommentiert der Charité-Experte Soekadar. "Sie setzt einen wichtigen Referenzpunkt, weil sie nicht nur technische Leistungsdaten, sondern tatsächliche Nutzung über einen langen Zeitraum dokumentiert."
Allerdings handele es sich um ein invasives und technisch anspruchsvolles System, schränkt er ein. Die Übertragbarkeit der an einem einzigen Nutzer erzielten Ergebnisse auf andere Menschen müsse noch gezeigt werden. Grundsätzlich aber könnten solche Systeme innerhalb der kommenden Jahre für Menschen mit schwersten Lähmungen zunehmend klinische Relevanz erlangen.
"Ein starker Meilenstein, aber kein Endpunkt"
Auch Thorsten Zander von der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg hält die langfristige, weitgehend unabhängige Heimnutzung für den zentralen Fortschritt dieser Arbeit. "In der BCI-Forschung ist Alltagstauglichkeit der härtere Prüfstein als Spitzenleistung im Experiment. Die harte Währung ist hier nicht nur Wörter pro Minute, sondern Autonomie pro Tag."
Allerdings sei die Technik noch weit von einer normalen klinischen Versorgung entfernt. Auch etwa die Langzeitsicherheit und die Infektionsrisiken müssten noch sauber geklärt werden. "Die Studie ist daher ein starker Meilenstein, aber kein Endpunkt."