Wenn man Ihnen vor zehn Jahren gesagt hätte, dass Prothesen eines Tages den Menschen nicht nur beim Gehen helfen würden, sondern auch... sentire Jeder einzelne Schritt, jeder einzelne Stein unter deinem Fuß, hättest du es geglaubt? Doch heute setzt die Wissenschaft diese Fantasie in einem hochmodernen Labor in die Realität um.
Stellen Sie sich eine Welt vor, in der Prothesen nicht nur mechanische Erweiterungen des Körpers sind, sondern echte sensorische Ersatzstoffe, die in der Lage sind, das Tastgefühl derjenigen wiederherzustellen, die einen Teil von sich selbst verloren haben. Wir kommen schneller ans Ziel, als wir dachten.
Prothetik, eine sensorische Revolution
Der Verlust einer Gliedmaße führt nicht nur zum Verlust ihrer motorischen, sondern auch ihrer sensorischen Funktion. Und während herkömmliche Prothesen eine Teillösung boten und die Mobilität wiederherstellten, blieb das Tastgefühl immer ein unerfüllter Traum … bis jetzt.
Die Studie, veröffentlicht auf dem Preprint-Server bioRxiv (Ich verlinke es dir hier) hat ein Gerät vorgestellt, das die Nervenaktivität nachahmt und in den verbleibenden Teil des Beins implantiert werden kann, sodass Amputierte beim Gehen „fühlen“ können. Dadurch verbessert sich nicht nur die Bewegungsgeschwindigkeit, sondern es entsteht auch mehr Selbstvertrauen bei jedem Schritt.
Eleganter Fortschritt
Jacob George, ein Neuroingenieur an der University of Utah, lobte die Studie als „wirklich elegant“. Und es ist nicht schwer zu verstehen, warum. Diese Forschung beschränkt sich nicht auf ein Rechenmodell, sondern erstreckt sich auf Tiermodelle und letztendlich auf den Menschen. Es handelt sich um eine der ersten Untersuchungen, die so umfassend durchgeführt wurden.
Viele Prothesenpatienten stehen vor unerwarteten Herausforderungen. Wenn man den Druck, der auf einen Gegenstand ausgeübt wird, nicht spürt, kann es zu peinlichen Situationen kommen, wie zum Beispiel zum Zerbrechen oder Fallenlassen von Gegenständen – ein Mangel an sensorischem Feedback, der dazu geführt hat, dass einige Amputierte den Einsatz von Prothesen verweigern. Aber wie heißt es so schön: Jedes Problem ist eine versteckte Chance.
Ein Schritt vorwärts. Buchstäblich.
In den letzten Jahren haben sich Forscher auf Prothesen konzentriert, die ein immer natürlicheres sensorisches Feedback bieten. Untersuchungen von Georges Team aus dem Jahr 2019 zeigten, dass biomimetisches Feedback es einem Patienten ermöglichte, zerbrechliche Objekte wie Eier und Weintrauben punktgenau zu greifen. Doch wie genau funktioniert dieses Feedback?
In der neuen Studie stellten die Forscher mithilfe eines Computermodells nach, wie die Nerven im Fuß auf verschiedene Reize reagieren, beispielsweise auf die Wahrnehmung von Druck. Ziel war es, natürliche Muster neuronaler Aktivität zu erzeugen, die auftreten können, wenn Sie etwas mit Ihrem Fuß oder beim Gehen spüren.
Dann verwendeten die Wissenschaftler das Modell, um Muster elektrischer Impulse an periphere Nerven in den Pfoten der Katzen zu senden und die Aktivität von Neuronen im Rückenmark aufzuzeichnen, die Eingaben von diesen Nerven erhalten. Das Ergebnis? Eine Reaktion ähnlich der einer echten Berührung.
Mensch und Prothese, eine gelungene Kombination
Der nächste Schritt bestand darin, den Ansatz am Menschen zu testen. Drei Personen mit Amputationen der unteren Gliedmaßen wurden mit Prothesen ausgestattet, die über einen Sensor zur Aufzeichnung der Druckinformationen vom Roboterfuß beim Gehen verfügen.
Dieses Gerät „fühlt“ die Empfindungen beim Gehen und überträgt diese Informationen an das Nervensystem des Amputierten und versucht, die mit dem Gehen verbundenen Empfindungen nachzuahmen.
Stanisa Raspopovich, Neuroingenieur an der ETH Zürich und Co-Autor der Studie, hofft, dass sein Team und andere diese Technologie weiter verbessern. Ein detaillierteres Verständnis darüber, wie das Nervensystem verschiedene Aspekte von Berührungen erkennt und kommuniziert, könnte dazu beitragen, solche Geräte weiter zu verfeinern.
Das ultimative Ziel? Spüre alles noch einmal. Es wird eine großartige Reise sein.
