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Samstag, 01.10.2016
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Ohren steuern Rollstuhl

Mensch-Maschine-Schnittstelle soll Querschnittsgelähmten mehr Selbstständigkeit verschaffen

Skurril: Querschnittsgelähmte können künftig ihre Rollstühle und andere Hilfsmittel mit den Ohren steuern. Das klingt verrückt, funktioniert aber erstaunlich gut, wie Experimente zeigen. Probanden lernten dabei, ihre Ohrmuskeln anzuspannen und über diese Signale einen Rollstuhl zu lenken. Schon nach fünf Tagen Taining steuerten sie einen Rollstuhl damit unfallfrei durch ein Gebäude. Die Forscher wollen nun den Prototyp zu einem voll implantierbaren System weiterentwickeln.

Die Ohrmuskel-Steuerung von Rollstühlen im Praxistest

Menschen, die von der Brust oder dem Hals abwärts querschnittsgelähmt sind, können ihre Beine und Arme nicht mehr bewegen. Damit aber ist es für sie extrem schwer, Möglichkeiten zu finden, einen Rollstuhl oder einen Computer zu bedienen. Bisher gibt es dafür nur Syteme, die über die Atmung, beispielsweise ein Pusten, oder aber durch Blickbewegungen gesteuert werden. Der Nachteil dabei: Während die Betroffenen diese Steuerung nutzen, können sie nicht sprechen oder ihren Gegenüber anschauen.

Ohrmuskeln als Steuerhilfe


Wissenschaftler aus Göttingen, Heidelberg und Karlsruhe haben daher nach einer anderen Methode gesucht. Ihre Idee: Was wäre, wenn die Gelähmten ihre noch funktionierenden Ohrmuskeln als Kontrollorgan einsetzen würden? Denn aus früheren Studien ist bekannt, dass Menschen zware meist ihre Ohren nicht so stark bewegen können, dass dies sichtbar wird. Die Ohrmuskeln lassen sich aber durchaus willkürlich steuern.

Ein Sensor am Ohr registriert die Muskelsignale und überträgt sie per Funk an den Computer

Ein Sensor am Ohr registriert die Muskelsignale und überträgt sie per Funk an den Computer

Die Forscher entwickelten daher den Prototyp einer innovativen Mensch-Maschine-Schnittstelle - einem System, das Ohrmuskeln und Computersteuerung verbindet. Dabei zeichnet ein kleiner Chip hinter dem Ohr Muskelsignale auf, die dann per Funk an einen Computer übertragen werden. Dieser wandelt diese Signale in Stuerbefehle für einen Rollstuhl um. „Eine besondere Herausforderung war für uns, eine technische Lösung zu finden, die eine störungsunanfällige Messung der kleinen Signale der Ohrmuskeln bringt“, erklärt Rüdiger Rupp vom Querschnittzentrum des Universitätsklinikums Heidelberg.


Praxistest mit zehn Probanden


Aber funktioniert das System auch in der Praxis? Um das herauszufinden, machten die Forscher den Praxistest: Zehn gesunde Probanden trainierten über fünf Tage jeweils eine Stunde täglich, um ihre Ohrmuskulatur gezielt abwechselnd auf der rechten und linken Seite aktivieren zu können. Unterstützt wurden sie dabei von einer speziell zu diesem Zweck entwickelten Trainingssoftware. Sie gibt jedem Probanden eine Rückmeldung über Qualität und Trainingspotential seiner Ohrmuskelsignale.

Dann kam der entscheidende Test: Am fünften Tag setzten sich die Probanden in einen elektrischen Rollstuhl und steuerten diesen mittels Ohrmuskeln und ihrer persönlichen Trainingssoftware. Das Ergebnis: Alle zehn Probanden waren nach dem Training in der Lage, nur mit der Ohrsteuerung im Rollstuhl durch das Hauptgebäude des Universitätsklinikums Göttingen zu fahren.

Probandin beim Test der Ohrsteuerung

Probandin beim Test der Ohrsteuerung

Überraschend einfach


„Das hat uns wirklich verblüfft. Denn die Hälfte unserer Probanden hatte vor Beginn der Studie angegeben, überhaupt nicht mit den Ohren wackeln zu können“, sagt Studienleiter David Liebetanz von der Universitätsmedizin Göttingen (UMG). „Die Untersuchungen legen nahe, dass jeder Mensch die Ohrmuskulatur willentlich aktivieren kann, wenn er diese Fähigkeit gezielt übt. Bei entsprechendem Training mit dem neuen Prototyp kann sogar die filigrane Steuerung eines Rollstuhls erreicht werden."

Die mit dem Prototyp erzielten Ergebnisse bilden nun die Grundlage für die Entwicklung eines voll implantierbaren Systems. Dies will die Forschergruppe in den kommenden Jahren erarbeiten. Ein solches System kann sich dann per Funk mit unterschiedlichen Geräten verbinden. Dies kann ein Rollstuhl, eine Armprothese oder der Computer sein.

„Wir denken bei der neuen Technologie zunächst an Patienten mit einer hohen Querschnittslähmung, also für Patienten, die ihre Beine und Arme nicht mehr bewegen können", sagt Liebetanz. Das Ziel der Forschergruppe ist es, diesen Patienten ein Stück Mobilität und Lebensqualität zurückzugeben.
(Universitätsmedizin Göttingen - Georg-August-Universität, 13.11.2013 - NPO)
 
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