Ein neuer weicher, pneumatischer Exoskelett-Handschuh, entwickelt an der Technischen Universität München (TUM), kann die Greiffunktion gelähmter Hände wiederherstellen, indem er schwache elektrische Signale der Unterarmmuskeln ausliest. Das System erreichte eine Zuverlässigkeit von 97 % bei der Vorhersage der gewünschten Bewegung des Nutzers und ermöglichte einem ALS-Patienten, nach vier Jahren erstmals wieder eine Gabel aufzunehmen und sich selbst zu füttern.
Die Forschung
Unter der Leitung von Dr. John Nassour und Nicolas Berberich am Lehrstuhl für Kognitive Systeme der TUM besteht der Handschuh aus erschwinglichem Stoff mit 13 Luftkissen, die sich über Mikroschläuche aufblasen, um die Finger zu beugen und das Handgelenk zu drehen. Unterarmsensoren erfassen Elektromyogramm (EMG)-Signale, die von Algorithmen des maschinellen Lernens dekodiert werden, um die gewünschte Greifbewegung des Nutzers zu ermitteln. Das System wurde gemeinsam mit einem ALS-Patienten entwickelt, der nur noch die teilweise Kontrolle über das erste Gelenk seines Daumens hatte. Nach nur fünf Minuten Training mit einem daumengesteuerten Videospiel konnte er kleine Klötzchen manipulieren und nach vier Jahren erstmals wieder eine Gabel halten. Das Team integrierte auch eine Sicherheitsfunktion gegen Herunterfallen: Bewegungssensoren erkennen den Transport des Arms und blockieren den Griff, bis das Objekt abgesetzt wird, um versehentliches Fallenlassen zu verhindern.
Warum es wichtig ist
Diese Innovation ist nicht nur für ALS-Patienten gedacht. Die Forscher planen, den Handschuh auch für Schlaganfallüberlebende, Motorradunfallopfer mit Nervenschäden sowie Menschen mit schlaffer Lähmung oder Polyneuropathie nutzbar zu machen. Da der Handschuh aus kostengünstigen Materialien besteht – Dr. Nassour nähte den Stoffprototypen von Hand – könnte er auch für einkommensschwache Familien erschwinglich sein, im Gegensatz zu teuren sechsstelligen Exoskeletten. Für alle, die sich für Kognition interessieren, zeigt diese Studie, wie maschinelles Lernen die verbleibenden Signale des Gehirns verstärken kann, und gibt Hoffnung, dass selbst schwache neuronale Aktivität genutzt werden kann, um Funktionen wiederherzustellen. Sie unterstreicht auch die Kraft der Neuroplastizität und des Biofeedbacks: Kurzes Training kann die Kontrolle dramatisch verbessern.
Was Sie tun können
Obwohl es sich um ein medizinisches Gerät handelt, können Sie Ihre eigene Gehirn-Muskel-Koordination mit einfachen Übungen trainieren. Versuchen Sie feinmotorische Aufgaben wie das Einfädeln einer Nadel oder das Spielen eines Musikinstruments – diese stärken die neuronalen Bahnen zwischen Gehirn und Händen. Für ein gezielteres kognitives Training
Quelle: Neuroscience News
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