25/02/2012 - Verbindung des Mannes mit der Maschine

Menéame

Künstliche Hände, die die Finger bewegen können, Prothese, die einen Amputierten in einen Elitesportler und sogar Systeme verwandeln, die es einem paraplexikanischen Menschen ermöglichen, den Cursor eines Computers zu bewegen.

Aber trotzdem bleibt der Menschheit noch ein guter Weg, um künstliche Glieder aufzubauen, die wirklich wie die Originale funktionieren, also biokompatibel Prothesen.

Die Idee ist es, die Maschine mit dem Menschen oder was das gleiche ist, mit dem Nerv mit der Elektrode zu verbinden, damit die Prothese auf Befehle reagiert, so wie es gesunde Glieder tun.


Biokompatibel

Es gibt mehrere spezialisierte Zentren in der Welt, die in diese Richtung arbeiten. Einer davon ist das Sandia Laboratory, eines der besten Forschungs- und Entwicklungszentren der US-Energieabteilung. Die größte Herausforderung bei der Verbindung menschlicher Nerven mit einer Maschine besteht darin, Elektroden dazu zu bringen, das organische Gewebe nicht zu schädigen.

Und der Chemiker Shawn Dirk und der Robotikingenieur Steve Buerger versuchen, biologisch kompatible Übergänge herzustellen, die es ermöglichen, kleine Gruppen von Nervenfasern mit Elektroden in Berührung zu bringen, die dann die Prothesen aktivieren würden.

Verbindungen

Forscher versuchen, Verbindungen zu entwickeln, die das Wachstum von Nervenfasern ermöglichen. Dazu testen sie die Verwendung verschiedener Arten von Biomaterialien und peripheren Nerven mit dem Gedanken, dass diese Materialien es ermöglichen, ein Implantat mit mikroskopischen Löchern zu entwickeln, durch die die Nervenfasern eingedämmt werden.

Diese Materialien müssen auch leitfähig sein, damit der elektrische Impuls, der vom Nerv erzeugt wird, in den Kreislauf fließen kann.

"Wenn es uns gelingt, das Material mit den richtigen Eigenschaften zu versorgen, könnten wir eine gesunde und dauerhafte Verbindung herstellen, die es Amputierten ermöglichen würde, die Robotermitglieder jahrelang oder sogar Jahrzehnte lang mit ihren eigenen Nerven zu kontrollieren, ohne Operationen zu wiederholen," sagte Buerger kürzlich in einer Firmenmitteilung.


Prüfungen

Wenn es gelingt, das Material mit den richtigen Eigenschaften zu versorgen, könnten wir eine gesunde und dauerhafte Verbindung herstellen, die es Amputierten ermöglichen würde, Robotermitglieder jahrelang oder sogar Jahrzehnte lang mit eigenen Nerven zu kontrollieren, ohne Operationen zu wiederholen.

Die Forscher prüfen derzeit die Möglichkeit, flexible und elektrisch leitfähige Materialien wie verdampfte Metalle oder Kohlenstoffnanoröhren zu verwenden. Einige dieser Materialien wurden an Ratten getestet, was in einigen Fällen zu guten Ergebnissen geführt hat, aber sie müssen noch verbessert werden, was die Porosität der Materialien betrifft.

Aber glücklicherweise scheint die US-Regierung daran interessiert zu sein, in solche Projekte zu investieren, da fast zwei Millionen Amerikaner ohne Mitglieder leben.

Die Regierung ist auch daran interessiert, Alternativen zu den 1600 US-Militärs zu finden, die laut dem US-Kongressforschungsdienst eines ihrer amputierten Mitglieder, von denen 1400 in Afghanistan, sahen.

Erste Schritte

Die Ermittlungen sind in der ersten Phase. "Im Moment haben wir bereits gemeinsame Bio-kompatible Stahlimplantate, zum Beispiel für Hüftersatz, oder intelligente Prothesen, die sich entwickeln."

"Wir arbeiten bereits an Gehirn-Computer-Schnittstellen. Diese Systeme nutzen die elektrischen Signale, die die Hirnrinde ausstrahlt, und verwenden sie, um die Absicht einer Person zu entschlüsseln." Aber Bonell zufolge sind wir trotz der erzielten Fortschritte noch weit davon entfernt, biokompatibele Implantate herzustellen, wie sie in Sandia Labs entwickelt werden.

Die Herausforderung ist nicht nur, einen Weg zu finden, den Nerv mit der Elektrode zu verbinden, ohne dass der Nerv beschädigt wird, sondern auch die Befehle zu interpretieren, die das Gehirn durch die Nerven aussendet, damit das prothetische Glied die angezeigte Bewegung ausführt. Diese Schwierigkeit ist umso größer, als unser Nervensystem "runde" Informationen verwendet, erklärt Bonell.

"Wenn wir gehen, nutzt unser Nervensystem Informationen von allen Sensoren unserer Beine, um die Bewegung zu korrigieren und nicht zu fallen, und diese Informationen werden oft verdoppelt. Wir befinden uns in den ersten Fortschritten bei hochkomplexen Systemen," erklärte er.
 

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