Wissenschaftler kommen einer Technologie immer näher, die wie aus einem Science-Fiction-Film wirkt: Bionische Gliedmaßen, die Berührung nicht nur simulieren, sondern tatsächlich spürbar machen.
In einer neuen Studie präsentierten Forscher ein bionisches Handsystem, das die komplexesten taktilen Empfindungen erzeugen kann, die je in einer Prothese reproduziert wurden. Entwickelt wurde das innovative Gehirn-Computer-Schnittstellengerät (BCI) von der Cortical Bionics Research Group und an Probanden mit Rückenmarksverletzungen getestet.
Durch eine Reihe von Experimenten gelang es den Forschern, Empfindungen in Bezug auf Bewegung, Krümmung und Orientierung zu übermitteln. Dadurch konnten die Teilnehmer mit ihrer bionischen Hand komplizierte Aufgaben meistern. Die Wissenschaftler behaupten, dass ihr System eine völlig neue Stufe der künstlichen Berührung erreicht hat.
Bionische Revolution: Vom einfachen Griff zu echtem Gefühl
Obwohl es in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte in der Prothetik und Bionik gab, sind wir noch weit davon entfernt, die Komplexität des menschlichen Tastsinns vollständig nachzubilden. Einige Forscher setzen auf die sogenannte Intrakortikale Mikrostimulation (ICMS) der somatosensorischen Hirnrinde, da diese Methode gezeigt hat, dass sie lebendige taktile Empfindungen auf der Haut hervorrufen kann.
Laut Giacomo Valle, einem der Studienautoren, lag der Fokus früherer ICMS-Versuche vor allem darauf, Berührung in Bezug auf Position und Intensität nachzuahmen. Doch für echtes Fühlen braucht es mehr.
„Kontaktort und Druckstärke sind wichtige Komponenten, aber Berührung ist viel komplexer. Sie vermittelt Informationen über Textur, Materialeigenschaften, Konturen und sogar die Bewegung von Objekten auf der Haut. Ohne diese Vielfalt bleibt künstliche Berührung extrem limitiert“, erklärte Valle gegenüber Gizmodo. Das Forscherteam veröffentlichte in der Fachzeitschrift Science eine Studie, die zeigt, dass sie mit ICMS nun einen entscheidenden Schritt weiter gegangen sind.
Von Gedanken zur Bewegung: Gehirn als Steuerzentrale
Für ihre Experimente arbeiteten die Wissenschaftler mit zwei Menschen, die durch eine Querschnittslähmung gelähmt sind. Ihnen wurden Gehirnimplantate in den sensorischen und motorischen Bereichen eingesetzt, die für die Steuerung von Händen und Armen zuständig sind.
Mithilfe dieser Implantate entschlüsselten die Forscher die elektrischen Signale, die das Gehirn erzeugt, wenn die Probanden daran dachten, ihre gelähmten Gliedmaßen zu bewegen.
Die Teilnehmer wurden dann mit einer bionischen Hand verbunden, die nicht nur auf Gedanken reagierte, sondern auch mit Sensoren ausgestattet war, die Berührung simulierten und Rückmeldungen direkt ins Gehirn sendeten.
Mehr als nur Druck: Die Zukunft der taktilen Prothetik
„Zum ersten Mal haben wir taktile Empfindungen wie Orientierung, Krümmung, Bewegung und 3D-Formen über eine gehirngesteuerte bionische Hand vermittelt. Das geht weit über alles bisher Erreichte hinaus“, sagte Valle, der am Chalmers University of Technology forscht.
Dank winziger Elektroden im Gehirn konnten die Forscher eine neuartige Kodierung für komplexe Berührungssignale entwickeln. Dadurch fühlten sich die Empfindungen für die Testpersonen nicht nur realistischer an, sondern sie wurden als Teil ihrer eigenen Hand wahrgenommen.
Die zusätzlichen sensorischen Signale erleichterten es den Probanden, schwierige Aufgaben zu meistern, z. B. ein Objekt präzise von einem Punkt zum anderen zu bewegen. Diese nuancierte Wahrnehmung sei laut Valle entscheidend, um eine bionische Hand mit der Fingerfertigkeit und den taktilen Fähigkeiten einer echten Hand auszustatten.
Herausforderung: Noch realistischer fühlen
Trotz des Durchbruchs gibt es noch große Herausforderungen. Um den künstlichen Tastsinn weiter zu verbessern, sind fortschrittlichere Sensoren und Robotik erforderlich – etwa künstliche Haut, die echte Berührung nachempfindet. Zudem müssten die Gehirnimplantate weiterentwickelt werden, um noch mehr verschiedene Empfindungen zu übermitteln.
Valle und sein Team sind jedoch optimistisch: „Mit jeder neuen Entdeckung kommen wir der Vision eines bionischen Körpers, der nicht nur ein Werkzeug ist, sondern eine echte Verbindung zur Welt ermöglicht, ein Stück näher.“
Der nächste Schritt: Alltagstests
In der nächsten Forschungsphase sollen die BCI-Systeme in realistischen Alltagssituationen getestet werden, etwa im Zuhause von Patienten. Langfristig wollen die Wissenschaftler mit ihrer Technologie die Selbstständigkeit und Lebensqualität von Menschen mit Behinderungen erheblich verbessern.
Obwohl der Weg zur vollständigen Wiederherstellung des Tastsinns noch lang ist, scheint er mit dieser neuen Technologie greifbarer denn je.
