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Prothesen bewegen in Echtzeit – neuer Ansatz aus Muskeln und KI

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18.03.2020

Forschen ist es erstmals gelungen, Prothesen in Echtzeit via Gedanken zu steuern. Setzt sich die Technologie flächendeckend durch, eröffnet das ganz neue Möglichkeiten für Menschen mit verlorenen Gliedmaßen. Bisher ließen sich Prothesen nur mit erheblichen Verzögerungen bewegen.

Eine Kombination von Signalverstärkern und Künstlicher Intelligenz sorgt für den neuen Durchbruch.

Feinmotorische Steuerung wie bei einer echten Hand

Die Forschungen werden an der University of Michigan mit weiteren Partnern durchgeführt. Bei vier Probanden ist es erstmals gelungen, Prothesen so schnell und feinmotorisch zu steuern, dass sogar Tätigkeiten wie das Aufheben kleiner Gegenstände und Papier-Stein-Schere-Spiele möglich waren. Beim ersten Test hat das System bereits ohne Verzögerung funktioniert.

Die Nutzung der peripheren Nerven ausgehend von Gehirn und Rückenmark wäre zur Steuerung von Prothesen zwar vergleichsweise minimalinvasiv, war bisher aber ungeeignet, da die Signale zu schwach waren. Dieses Problem kann man dank der neuen Forschung umgehen, indem man die Signale verstärkt: Ärzte durchtrennten einige dieser Nervenbahnen und vernähten sie mit eingesetzten Muskeltranspantaten. Dadurch wurde die elektrische Aktivität messbar.

Anhand dieser Signale können wiederum Maschinen-Lern-Algorithmen darauf trainiert werden, den Vorgang in Bewegungen für die Prothese umzuwandeln – in Echtzeit. Eine Verzögerung zwischen Denken und Bewegung findet nicht mehr statt. Hierzu wurden die Signale für einige Minuten aufgezeichnet, damit die Algorithmen auf die individuellen Bewegungen kalibriert werden konnten. Eine Neu-Kalibrierung war während der gesamten 300 Testtage nicht nötig. Weitere Testläufe sind zur Bestätigung dieser Ergebnisse geplant. (tl)