Natur schwer kopierbar

Noch befindet sich das SOMA-Projekt in der Laborphase. Forschende konnten aber bereits zeigen, dass die ultraschallbasierte Technik eine feinfühligere und präzisere Steuerung von Handprothesen ermöglicht als Elektroden. Und besonders wichtig: Um die Prothese bedienen zu können, ist nur ein kurzes und einfaches Training erforderlich. Es reicht bereits aus, wenn der Prothesenträger versucht, Teile der Hand und Finger zu bewegen. Die jeweiligen Aktivierungsmuster werden erfasst und als Referenz im System hinterlegt. 

Wissenschaftler des Deutschen Primatenzentrums (DPZ) – Leibniz-Institut für Primatenforschung in Göttingen denken noch einen Schritt weiter und wollen die Steuerung von Handprothesen künftig über Gehirn-Computer-Schnittstellen ermöglichen. Dahinter steckt folgendes Prinzip: Gehirn-Computer-Schnittstellen beruhen auf der Entdeckung, dass das Gehirn elektrische Felder erzeugt. Diese sind auf der Kopfhaut messbar und gehen bei bestimmten Bewegungsabläufen mit charakteristischen Mustern einher. Ein Computer kann die Muster auslesen und in Bewegung umsetzen. 

Gearbeitet wird derzeit mit Rhesusaffen, die ein vergleichbares Nerven- und Sehsystem und eine ganz ähnliche Feinmotorik wie Menschen besitzen. Die Affen wurden darauf trainiert, eine virtuelle Avatarhand auf einem Bildschirm zu bewegen. Anfangs führten die Affen die Handgriffe mit der eigenen Hand aus und sahen die Bewegungen der virtuellen Hand auf einem Bildschirm. Währenddessen zeichnete ein Daten-Handschuh die Handbewegungen auf.

Im nächsten Schritt sollten die Affen die virtuelle Hand steuern, indem sie sich den Griff nur vorstellten. Dabei wurde die Nervenzellaktivität in den Hirnarealen gemessen, die an der Steuerung von Handsystemen beteiligt sind.

Für den Algorithmus der Gehirn-Computer-Schnittstelle konzentrierten sich die Wissenschaftler vor allem auf die Signale, die die Haltungspositionen von Hand und Fingern repräsentieren. Beim anschließenden Vergleich der Greifbewegungen der echten Hand und der imaginären Hand zeigte sich, dass beide mit vergleichbarer Präzision ausgeführt wurden.