Neuroprothesen - Arten, Funktion und Anwendungsgebiete
Bei Neuroprothesen handelt es sich um kleine elektronische Bauteile, die für die Wiederherstellung oder Ergänzung von Funktionen des zentralen Nervensystems implantiert werden. Man unterscheidet unterschiedliche Varianten. Die Anfertigung Hilfsmittel basiert auf der Neuroprothetik: Geräte, die die Impulse, welche vom Hirn ausgesandt werden, erkennen und nutzen können. Lesen Sie alles Wissenswerte über Neuroprothesen.
Neuroprothesen - Merkmale und Funktion
Ein Unfall kann den Bruchteil einer Sekunde lang dauern. Ein Augenblick also, der winzig erscheint und doch das Leben eines Menschen für Jahre, Jahrzehnte oder sogar auf ewig zu verändern imstande ist.
Insbesondere nach Amputationen und durch Querschnittslähmungen ist nichts mehr, wie es einst war. In solchen Fällen kann dank der Neuroprothesen aber ein Stück Wohlbefinden zurückgewonnen werden.
Nicht alleine mit den Händen oder Füßen, den Armen und Beinen können wir uns bewegen, arbeiten und sonstige Tätigkeiten verrichten oder Produktives leisten. Der Ursprung allen Handelns liegt nämlich im Bewusstsein und somit im Gehirn. Noch ehe der Mensch nach einem Ball greift, den er fangen möchte, haben die Zellen im Gehirn schon längst den nötigen Impuls dafür gegeben.
Dieser wandert entlang der Nervenbahnen zu den Händen, erreicht die Finger und sorgt mit etwas Geschick dafür, dass der Ball sicher aufgenommen werden kann. In diesem komplexen System liegt aber auch eine Lösung, um gegen Amputationen und Lähmungen vorzugehen.
Prinzip der Neuroprothetik
Die Neuroprothetik befasst sich mit der Erschaffung von Werkzeugen und Prothesen, die im oder an den Körper angeschlossen werden und dabei in direkter Verbindung zu den Nerven stehen. Es handelt sich somit um Geräte, die den vom Gehirn ausgesandten Impuls erkennen und nutzen.
Eine künstliche Hand könnte damit so gesteuert werden, dass sie den fliegenden Ball fängt. Beine könnten Schritt für Schritt laufen.
Ebenso wäre es möglich, die Ströme der Nerven und des Gehirns auf externe Gegenstände zu fokussieren. Alleine über die Bewegungen der Augen
- lassen sich Computer bedienen
- können Worte geschrieben und
- eigenständige Handlungen ausgeführt
werden. Noch steckt diese Wissenschaft zwar in den Kinderschuhen, doch schon bald wird sie das Leben jener Menschen verbessern, die körperlich beeinträchtigt sind.
Nutzen von Neuroprothesen
Der Vorteil dieser Errungenschaft liegt jedoch nicht alleine darin, dass die Prothese die Nervenströme überhaupt erkennt und aufnimmt. Vielmehr kann sie diese auch umleiten.
Etwa dann, wenn Gliedmaßen nach einem Unfall zerstört wurden und auch die darin enthaltenen Nervenbahnen nur noch eingeschränkt funktionieren. In diesem Falle würde die computerbasierte Technologie die Impulse wahrnehmen und auf andere Wege führen.
Ein gänzlich neues Netz der Kommunikation im Organismus ließe sich auf diese Weise erschaffen. Dieser Fortschritt könnte also auch Gelähmten dabei helfen, ihre vorhandenen, bislang aber nicht einsatzfähigen Gliedmaßen wieder ihrem Zweck entsprechend zu verwenden. Solange die Nervenzellen intakt sind, lässt sich der Körper als taugliches Werkzeug benutzen.
Ein Chip als Taktgeber
Für die Betroffenen könnte sich demnächst aber noch ein weiterer Vorteil ergeben. Neuroprothesen werden gegenwärtig bereits in einer Form entwickelt, die nach außen hin nicht sichtbar ist. Sie erscheinen also wie ein kleiner Chip, der dem Körper implantiert wird: ein Schrittmacher für das Nervensystem, der das Greifen mit der Hand oder das Laufen auf eigenen Beinen ermöglicht.
Statt jahrelanger Lähmung wäre die körperliche Beeinträchtigung mit einem kleinen invasiven Eingriff bewältigt. Nun jedoch schließt sich die langwierige Rehabilitierung an, müssen
- die Muskeln doch trainiert
- das Gleichgewicht gefunden und
- das Feingefühl der Gliedmaßen wieder ausgeprägt werden.
Ein großer Schritt zum Wohlbefinden kann damit aber bewältigt werden.
Arten von Neuroprothesen
Es gibt verschiedene Arten von Neuroprothesen. Bei den einfachsten Modellen, den motorischen Neuroprothesen, nutzt man das Prinzip der Tiefen-Hirn-Stimulation, so etwa bei Parkinson oder beim Tourette-Syndrom.
Die Prothesen werden meist auf die Oberfläche des Hirns implantiert. Es erfolgt eine Aufzeichnung von alektrischen Signalen sowie deren Übermittlung mithilfe von dünnen Kabeln.
Diese Informationen werden von bionischen Prothesen empfangen. Anschließend erfolgt die Umwandlung in Bewegungen. Auf diese Weise kommt es zur Wiederherstellung der motorischen Fähigkeiten nach Amputationen oder Lähmungen.
Des Weiteren gibt es sensorische Neuroprothesen. Hierbei werden Reize aus der Umwelt umgewandelt. Die elektrischen Signale können Sinneswahrnehmungen, die verloren gegangen sind, ersetzen.
In diesem Zusammenhang ist das Cochlea-Implantat als bekanntester Vertreter zu nennen. Mittels Mikrofon wird der Schall aufgenommen; es kommt zur Umwandlung in elektrische Signale und zur Weiterleitung an den Hörnerv.
Bei Retina-Implantaten werden optische Reize durch Kameras oder Fotodioden aufgenommen. Nach der Umwandlung in elektrische Signale werden sie an ein Augenimplantat gesendet.
Zuletzt sind noch kognitive Neuroprothesen zu nennen. Sie dienen der Wiederherstllung von kognitiven Fähigkeiten nach Alzheimer, Parkinson oder Schlaganfall.
Mittels integrierter Schaltkreise werden elektrische Signale aus dem Hirn aufgenommen, verarbeitet und dann in andere Gehirnregionen eingespeist. Mithilfe von mathematischer Modelle ist die Signalverarbeitung möglich.