Gehirnimplantate ermöglichen vollständig gelähmten Patienten die Kommunikation

Deutsch Eine experimentelle Mensch-Computer-Schnittstelle in Form eines Gehirnimplantats hat es einem Mann ermöglicht, der aufgrund von Amyotropher Lateralsklerose (ALS) nicht sprechen oder sich nicht bewegen kann, zu kommunizieren. Der Artikel erschien in Natürlich[1].

Hoffnung auf mehr Lebensqualität

Mittels leicht verfügbarer Implantate in Kombination mit speziell entwickelter Software können deutschsprachige Patienten mit fortgeschrittener amyotropher Lateralsklerose (ALS), die ihre Augen nicht bewegen können, mit Forschern und Pflegekräften interagieren. Er begann mit der richtigen Schreibweise seines Namens und konnte am Ende seines Studiums ganze Sätze bilden, darunter die folgenden:

„wili ch tool balbum mal laut hoerenzn“ („Ich möchte Tool’s Album laut genug hören.“)
„Zum Essen nehme ich zuerst Curry mit Kartoffeln, dann Bologna, dann Füllung, dann Kartoffelsuppe“ („pour manger je voudrai des pommes de terre au curry, puis des bolognèses et de la soupe de pommes de terre.“)
„ich liebe meinen coolen (Name des Sohnes)“ („Ich liebe meinen sehr coolen Sohn.“)

Die Forscher stellen fest, dass diese Studie zum ersten Mal zeigt, dass Kommunikation bei Patienten mit „Locked-Syndrom“ möglich ist, und Hoffnung auf eine bessere Lebensqualität in dieser Population bietet.

„Dies sollte sie ermutigen, ein Leben nach künstlichen Beatmungsgeräten zu führen und die Vorteile der Mensch-Maschine-Schnittstelle zu nutzen, bevor sie in das Locked-in-Syndrom verfallen“, kommentieren die Forscher Nils Birbaumeremeritierter Professor an der Universität Tübingen (Tübingen, Deutschland) für Medizinische Nachrichten von Medscape.

Neurales Feedback-Audit

Der Einsatz von Technologie auf der Grundlage von Mensch-Computer-Schnittstellen zur Unterstützung von Patienten mit ALS hat in den letzten Jahren zugenommen. Diese Technologie erfasst neuronale Signale, sendet sie an einen Computer und wandelt sie in Befehle um, die der Computer implementiert.

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass Patienten mit ALS, die sich die Fähigkeit bewahrt haben, ihre Augen zu bewegen und zu kontrollieren, diese Schnittstelle zur Kommunikation nutzen können. Bisher war diese Technologie jedoch bei Patienten mit vollständiger Lähmung nicht wirksam.

2019 implantierten schweizerische und deutsche Forscher 64 Elektrodenplatten in das Gehirn eines 34-jährigen Patienten, bei dem 2015 ALS diagnostiziert worden war.

Elektroden messen die Nervenaktivität, während außerhalb des Gehirns des Patienten platzierte Verstärker Signale an einen Computer verstärken. Die vom Forscherteam erstellte Software entschlüsselt die Signale und übersetzt sie in Befehle.

Unter Verwendung eines akustischen Rückkopplungssystems kann der Patient seinen Verstand verwenden, um die Tonhöhe der Noten nach oben (was „Ja“ bedeutet) oder nach unten (was „Nein“ bedeutet) zu modulieren. Wie das Gehirn funktioniert, bleibt ein Rätsel, sagt Niels Birbaumer.

Ein Programm, um Buchstaben laut zu buchstabieren, zuerst in Gruppen und dann einzeln. Wenn ein Cluster die Buchstaben enthält, die Patienten zum Buchstabieren eines Wortes benötigen, verwenden sie dieses auditive Feedback, um hohe Töne auszuwählen.

Der Patient machte weitere Fortschritte bei der Verwendung des Geräts, bis er am Tag 44 der 107-tägigen Testphase Wörter richtig buchstabieren konnte, wobei er durchschnittlich ein Zeichen pro Minute buchstabierte.

Darüber hinaus stellten die Forscher fest, dass er in der Lage war, mit seinen Betreuern, seiner Familie und seinen Forschern zu interagieren und sogar Vorschläge zu Änderungen zu machen, um das Gerät effektiver zu machen.

Nicht so „außerordentlich gute“ Ergebnisse

Kontaktiert von Medizinische Nachrichten von Medscape die Ergebnisse zu kommentieren – zumal frühere Veröffentlichungen kontrovers diskutiert wurden (siehe Kasten) –, Nick Ramsey, Professor für kognitive Neurowissenschaften (Brain Center, University of Utrecht Medical Center, Niederlande), sagte, sie seien nicht „sehr gut“, da die Patienten nur wenige Tage und immer noch mit erheblicher Verzögerung kommunizierten. Dennoch liefere die Studie den prinzipiellen Beweis, dass eine Kommunikation mit Patienten mit Locked-in-Syndrom möglich sei.

Patienten kommunizieren nur wenige Tage und länger mit erheblicher Verzögerung.
Nick Ramsey

„Es bleibt die Frage, ob Human-Machine-Interface-Implantate bei diesen Patienten weiterhin gut funktionieren, da es Hinweise gibt, dass Patienten in diesem Zustand krankheitsbedingt innerhalb von Monaten oder Jahren ihre geistigen Fähigkeiten verlieren und daher kein Verlangen mehr zeigen. zu kommunizieren“, sagte er.

Geschichte der Kontroverse

2017, Nils Birbaumer et Ujwal Chaudhary, PhD, der Erstautor der Studie, veröffentlichte seine Arbeit in PLOS Biology. Ihre Forschung analysierte eine Gehirnüberwachungstechnik, die es den Autoren zufolge Patienten mit vollständig gesperrter ALS ermöglicht, Fragen mit „Ja“ oder „Nein“ richtig zu beantworten. Die Vorwürfe des Whistleblowers stammen von der Universität Tübingen, wo Birbaumer, Seniorprofessor, und Chaudhary, Postdoktorand, die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) veranlasst haben, die Untersuchung einzuleiten.

Das behauptet der Beschwerdeführer 2017 Papiere und zweite Studie im Jahr 2019 veröffentlicht enthält unvollständige Daten und abweichende Schlussfolgerungen. Die DFG wies auf ein Problem hin und forderte Niels Birbaumer auf, das erhaltene Stipendium für das Studium zurückzugeben. Die Institution verbietet es Forschern außerdem, für 5 Jahre Stipendien zu beantragen oder Gutachter zu sein, um Preise zu vergeben. Ujwal Chaudhary wurde für 3 Jahre gesperrt und PLOS diese Artikel zurückzuziehen.

Beide Ermittler wiesen die Vorwürfe zurück und verklagten die DFG.

„Wir haben keine Neuigkeiten über den Stand unseres Gerichtsverfahrens gegen die DFG; es hat sich verzögert“, erklärte Niels Birbaumer Medizinische Nachrichten von Medscape.

Nick RamseyProfessor für kognitive Neurowissenschaften (Brain Center, University Medical Center Utrecht, Niederlande) – der auch an der Erforschung von Mensch-Maschine-Schnittstellen bei Patienten mit ALS gearbeitet hat – wurde vom Wyss Center in Genf, das die neue Studie durchgeführt hat, kontaktiert, um zu fungieren einen unabhängigen Sachverständigen und prüfen diese Arbeit.

Kontaktiert von Medizinische Nachrichten von Medscape, sagte er, er glaube, dass die Forschung universellen Standards wissenschaftlicher Integrität entspreche. „Ich glaube, dass die in diesem Papier präsentierten Daten oder Ergebnisse valide sind und einer Überprüfung durch medizinische und akademische Kreise standhalten können.“

Ursprünglich veröffentlicht als Gehirnimplantate ermöglichen vollständig gelähmten Patienten die Kommunikation. Übersetzt von Stéphanie Lavaud.

Rafael Frei

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