Die Neuro-Prothese: Können künstliche Gefühle Phantomschmerzen auslöschen?

Neuro-Prothese
Forscher entwickelten jetzt eine Neuro-Prothese, die den Patienten ein Tastempfinden ermöglicht und zudem Phantomschmerzen beseitigen kann © Fotolia

Trotz aller Hilfe, die Prothesen bedeuten können, waren sie bislang „Werkzeuge“. Man konnte damit zwar wieder greifen oder gehen, aber nichts mehr ertasten, befühlen oder über die Haut empfinden. Mediziner haben nun eine Prothese entwickelt, die nicht nur ein beeindruckendes Fingerspitzengefühl besitzt, sondern Betroffene auch von ihrem Phantomschmerz befreien kann.

„Der Tastsinn ist für den Menschen eine wichtige Verbindung mit der Außenwelt. Mit ihm nehmen wir wahr und interagieren mit unserer Umwelt“, erklärt Professor Dustin Tyler, Professor für Biomedizinische Technik an der Case Western Reserve University in Cleveland (Ohio). Herkömmliche Prothesen konnten diese Funktion bislang nicht ersetzen.

In einer aktuellen Studie hat Professor Dustin Tyler mit seinem Team nun eine revolutionäre Neuro-Prothese vorgestellt, der das gelingt.

 

„Diesmal vieles anders gemacht“

Entwickelt wurde die Neuro-Prothese vorerst für Menschen, die eine Hand verloren haben. Technisch setzen die Forscher dabei auf Elektroden, die mithilfe elektrischer Impulse Nerven stimulieren. Eine Idee, die nicht ganz neu ist, und doch haben Tyler und seine Kollegen diesmal vieles anders gemacht.

Denn – anders als bei bisherigen Prototypen für neurogenerative Prothesen – werden in diesem Fall direkt die Nerven im Arm stimuliert, die für die Übertragung der elektrischen Signale eines Tastgefühls in das Gehirn verantwortlich sind – und nicht die signalverarbeitenden Nervenzellen im Gehirn.

Damit das möglich ist, bekommen Patienten – die eine Hand verloren haben – eine spezielle Prothese angepasst, die über eine Sensortechnik verfügt. Zudem werden mehrere Manschetten mit kleinen Elektroden in den Arm transplantiert, die wiederum mit den Sensoren verbunden sind.

 

Die manipulierte Empfindung

Allerdings kann selbst diese moderne Neuro-Prothese die sensorischen Fähigkeiten einer echten Hand nicht ersetzen. Was die Nerven in der Haut leisten, können die Forscher nicht imitieren. Doch – wie Professor Tyler erklärt – müssen sie das auch nicht, denn für die Empfindung ist nicht die Haut, sondern das Gehirn verantwortlich.

Diese Deutungshoheit des Gehirns für Empfindungen machen sich die Wissenschaftler zunutze, indem sie Elektroden in den Arm implantieren, die sowohl mit der Prothese, als auch dem Gehirn in Verbindung stehen. Registrieren die Sensoren der Prothese also z.B. eine Berührung, wird das an die Elektroden im Arm gemeldet, die wiederum entsprechende Nerven im Arm stimulieren, die dann den elektrischen Berührungsreiz als nervliches Signal – im Grunde ganz natürlich – an das Gehirn weiter leiten.

 

Die Prothese „lernt“

Das Besondere an diesem Verfahren ist, dass die sensorischen Fähigkeiten der Neuro-Prothesen im Laufe der Zeit immer besser werden. Für die Studie tragen manche Patienten bereits sei über 30 Monaten eine Neuro-Prothese und berichten von einer zunehmenden Steigerung des Tastempfindens.

Durch die Wiederbelebung einer eingeschränkten Form des sensorischen Empfindens erlangen die Träger der Neuro-Prothese eine enorme Verbesserung der Lebensqualität. Viele Probanden berichten sogar davon, dass sie ein echtes Körpergefühl für die künstlichen Gliedmaßen entwickeln konnten.

 

Prothese lässt Phantomschmerz verschwinden

Darüber hinaus zeigte die künstliche Stimulanz der Nervenregionen, die durch den Verlust der Hand sinnlos geworden waren, eine unerwartete Nebenwirkung: Das Verschwinden der Phantomschmerzen.

Rund 70 Prozent der Menschen, die eine Gliedmaße verloren haben, leiden unter sogenannten Phantomschmerzen. Dabei spüren die Betroffenen z.B. in Händen oder Beinen, die amputiert oder durch einen Unfall abgetrennt wurden, zum Teil extreme Schmerzen. Möglich ist das, weil – wie schon beschrieben – vor allem das Gehirn für solche Empfindungen zuständig ist.

So war es für Professor Tyler und sein Team eine positive Überraschung, dass Studienteilnehmer, die zuvor unter Phantomschmerzen litten, plötzlich davon berichteten, völlig schmerzfrei zu sein, nachdem sie die Neuro-Prothese bekommen hatten.

 

Hamburg, 9. Oktober 2014

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