womenhealthsecret.com

Ein einzigartiges Gerät, das auf dem Schnüffeln basiert - das Ein- und Ausatmen durch die Nase - könnte es zahlreichen behinderten Menschen ermöglichen, in Rollstühlen zu navigieren oder mit ihren Angehörigen zu kommunizieren. Sniffing-Technologie könnte sogar in der Zukunft verwendet werden, um eine Art "dritte Hand" zu schaffen, um gesunden Chirurgen oder Piloten zu helfen.
Entwickelt von Prof. Noam Sobel, den Elektronikingenieuren Dr. Anton Plotkin und Aharon Weissbrod und dem Forschungsstudenten Lee Sela an der Neurobiologie des Weizmann-Instituts, identifiziert das neue System Luftdruckänderungen in den Nasenlöchern und setzt diese in elektrische Signale um. Das Gerät wurde sowohl an gesunden Probanden als auch an Tetraplegikern getestet, und die Ergebnisse zeigten, dass die Methode leicht zu beherrschen ist. Die Benutzer konnten einen Rollstuhl auf einem komplexen Weg navigieren oder ein Computerspiel mit fast der Geschwindigkeit und Genauigkeit einer Maus oder eines Joysticks spielen.
Sobel: "Am rührendsten waren die Tests mit Patienten mit Locked-in-Syndrom. Dies sind Menschen mit uneingeschränkter kognitiver Funktion, die vollständig gelähmt sind - in ihren Körper "eingesperrt" sind. Mit dem neuen System konnten sie mit Familienmitgliedern kommunizieren und sogar die Kommunikation mit der Außenwelt initiieren. Einige schrieben ergreifende Botschaften an ihre Lieben und teilten zum ersten Mal seit langer Zeit ihre Gedanken und Gefühle mit ihnen. Vier von denen, die an den Experimenten teilgenommen haben, benutzen bereits das neue Schriftsystem, und die Yeda Research and Development Company, Ltd., der Technologietransfer-Arm des Weizmann-Instituts, untersucht die Möglichkeiten für die Entwicklung und den Vertrieb der Technologie.
Sniffing ist eine präzise motorische Fähigkeit, die zum Teil durch den weichen Gaumen kontrolliert wird - der flexible Teiler, der sich bewegt, um Luft durch den Mund oder die Nase hinein oder hinaus zu leiten. Der weiche Gaumen wird von mehreren Nerven kontrolliert, die direkt durch die Hirnschale mit ihm verbunden sind. Diese enge Verbindung führte Sobel und sein wissenschaftliches Team dazu, zu theoretisieren, dass die Fähigkeit zu schnüffeln - das heißt, die Bewegung des weichen Gaumens zu kontrollieren - sogar in den akutesten Fällen von Lähmungen erhalten bleiben könnte. Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) unterstützte die Idee und zeigte, dass eine Reihe von Hirnarealen zur Kontrolle des weichen Gaumens beitragen. Diese Bildgebung zeigte eine signifikante Überlappung zwischen der Kontrolle des weichen Gaumens und den Sprachbereichen des Gehirns, was den Wissenschaftlern andeutet, dass die Verwendung von Schnüffeln zur Kommunikation intuitiv erlernt werden kann.
Um ihre Theorie zu testen, entwickelten die Forscher ein Gerät mit einem Sensor, der auf die Öffnung des Nasenlochs passt und Änderungen des Luftdrucks misst. Für Patienten mit Beatmungsgeräten entwickelten sie eine passive Version des Geräts, die den Luftstrom zu den Nasenlöchern des Patienten leitet. Etwa 75% der Patienten auf Beatmungsgeräten konnten ihre Bewegung des weichen Gaumens steuern, um das Gerät zu bedienen. Erste Tests, die mit gesunden Probanden durchgeführt wurden, zeigten, dass das Gerät im Vergleich zu einer Maus oder einem Joystick zum Spielen von Computerspielen günstig ist. In der nächsten Phase, die in Zusammenarbeit mit Prof. Nachum Soroker vom Reha-Zentrum Löwenstein in Raanana durchgeführt wurde, testeten Quadriplegiker und eingeschlossene Patienten das Gerät.
Eine Patientin, die nach einem Schlaganfall sieben Monate eingesperrt war, lernte über mehrere Tage das Gerät zu benutzen und schrieb ihre erste Nachricht an ihre Familie. Ein anderer, der seit einem Verkehrsunfall vor 18 Jahren eingesperrt war, schrieb, dass das neue Gerät viel einfacher zu bedienen sei als ein blinkendes. Bei weiteren zehn Patienten, allen Tetraplegikern, gelang es, einen Computer zu bedienen und Nachrichten durch Schnüffeln zu schreiben.
Zusätzlich zur Kommunikation kann das Gerät als eine Art Steuerungsmechanismus für Rollstühle fungieren: Zwei aufeinanderfolgende Schnüffler sagen ihm nach vorne zu gehen, zwei nach hinten, raus und dann wieder nach links und nach innen und nach rechts. Nach einer fünfzehnminütigen Übung gelang es einem vom Hals abwärts gelähmten Patienten, einen Rollstuhl über eine komplexe Strecke - scharfe Kurven und alles - zu navigieren, sowie einen nicht behinderten Menschen.
Sniffs können rein oder raus sein, stark oder flach, lang oder kurz; und das gibt den Entwicklern des Geräts die Möglichkeit, eine komplexe "Sprache" mit mehreren Signalen zu erstellen. Das neue System ist relativ kostengünstig herzustellen und im Vergleich zu anderen Gehirn-Maschine-Schnittstellen einfach und schnell zu erlernen. Sobel glaubt, dass diese Erfindung nicht nur schwerbehinderten Menschen neue Hoffnung schenkt, sondern sie könnte auch in anderen Bereichen nützlich sein, zum Beispiel als Kontrolle für einen "dritten Arm" für Chirurgen und Piloten.
Prof. Noam Sobels Forschung wird vom Nella und Leon Benoziyo Center for Neurosciences unterstützt; die J & R-Stiftung; und Regina Wachter, NY.
Quelle: Weizmann-Institut für Naturwissenschaften

Top