Ein Rechner geht zur Hand

Tübingen, 30. August 1999

Wieder neu greifen lernen und sich wenigstens beim Essen und Trinken wieder allein versorgen zu können - für diesen Wunsch vieler Querschnittsgelähmter wird in der Tübinger Informatik beim europäischen GRIP-Projekt ein neuer Weg beschritten. Das Grundprinzip: Ein Computer soll die Brücke zwischen dem Gehirn und der davon nervlich abgetrennten Hand bilden und im Idealfall Signale in beide Richtungen senden. Der Patient könnte so willentlich wieder zugreifen und bekäme auch wieder zu spüren, was seine Hand berührt.

"Wir wollen die Funktion der Hand über die Nerven wiederherstellen", definiert Dr. Martin Bogdan, tätig am Lehrstuhl für Technische Informatik von Prof. Wolfgang Rosenstiel, das Ziel des Projekts. Die notwendigen Mikrokontakte für die Verbindung der Nervenbahnen mit der Elektronik stammen aus dem bereits abgeschlossenen INTER-Projekt. Dort war es Bogdan gelungen, mit Bauelementen, die vom Fraunhofer-Institut in St. Ingbert entwickelt wurden, bei Tieren aus den unzähligen Impulsen in den Nervenbahnen die gesuchten herauszufiltern und zu entschlüsseln. Mit den Daten konnte eine neu entwickelte künstliche Hand-Prothese gesteuert werden, die vor zwei Jahren auf der CEBIT präsentiert wurde. Nun sollen die Sensoren weiterentwickelt und bei einer noch vorhandenen, aber gelähmten Hand angewandt werden: Ein kleiner Chip mit Kontakt zu den Nervenbahnen wird in der Hand implantiert und von einem Sender auf der Haut gesteuert. Die Befehle zum Zugreifen muß nach dem gegenwärtigen Stand der Technik der Patient noch mit kleinen Bewegungen nicht gelähmter Körperteile auslösen, die vom Rechner entsprechend übersetzt werden. Bald jedoch soll das mit Willenskraft möglich werden: "Als Prototyp soll eine Hand, die greifen kann, bis 2001 Wirklichkeit sein", so Martin Bogdan.

In die umgekehrte Richtung fließen Daten aus einem Sensor-Handschuh an der gelähmten Hand: Der meldet dem Rechner die Haltung der Hand, ihre Position im Raum und liefert die Daten für das Herzstück des Projekts, das künstliche neuronale Netz. Ein Rechner verarbeitet dabei Informationen ähnlich wie im menschlichen Gehirn, sogar dessen Lernprozesse werden nachgeahmt - das Netz erkennt die Differenz zwischen der vorher eingegebenen gewünschten Bewegung der Hand und dem vom Datenhandschuh gemeldeten Ergebnis. Binnen Sekunden bis Minuten gleicht der Rechner die Differenz selbständig aus und setzt fortan das Gelernte um. Die Programmierleistung ist dabei hochkomplex, der Computer selbst nicht: "Ein handelsüblicher Laptop, den wir bequem am Rollstuhl unterbringen, reicht völlig", sagt Bogdan. Der Handschuh bringt noch eine weitere Neuerung: Er ist mit Fühlern für Druck und Wärme ausgestattet. Der Rechner soll beispielsweise dafür sorgen, daß die Hand zu heiße Gegenstände sofort losläßt. Zugleich meldet er das Ertastete über Vibrationen an Hautpartien weiter, an denen der Patient noch etwas fühlt. Der Patient bekäme so zumindest indirekt wieder ein Gefühl für seine Hand.

Eine erste Trainingseinheit für das neue Steuerungsprinzip gibt es während dieses Sommers in Dänemark: Ein junger Querschnittsgelähmter, dem vor einiger Zeit Elektroden für die direkte elektrische Stimulation seiner Handmuskeln eingepflanzt wurden, wird dort den Handschuh testen und den Rechner mit den notwendigen Daten füttern. Danach sollen die ersten wirklich "griffigen" Praxistests für das neue System folgen.

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Nähere Informationen:
(vom 30. August bis 2. September und ab 14. September):

Dr. Martin Bogdan
Wilhelm-Schickard-Institut für Informatik
Auf dem Sand 13
72076 Tübingen

Tel.: 07071/29-74015

Fax: 0 70 71/29-5062

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Internet: http://www.grip-europe.org

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