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Gehirn-Scanner hilft sprachbehinderten Menschen

Gelähmte Menschen können dank des Gehirn-Scanners buchstabieren

Locked-in-Patienten sind gefangen im eigenen Körper und haben keine Möglichkeit sich anderen Menschen mitzuteilen, dabei sind ihre geistigen Fähigkeiten vollständig normal. Teilweise sind diese Patienten aber so stark gelähmt, dass sie nicht mal die Muskeln des Gesichts bewegen können.

Diese Lähmung kann zum Beispiel durch einen Schlaganfall ausgelöst werden, der die zentralen motorischen Bereiche des Gehirns schädigt. Bei Steven Hawkins (Astrophysiker) ist eine fortschreitende degenerative Erkrankung des Nervensystems der Grund für die Lähmung.

Forscher haben jetzt das Alphabet mit räumlich und zeitlich verschiedenen Hirnaktivitätsmustern codiert. Diese werden dann mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRI) gemessen.

Das codierte Alphabet


Bettina Sorger - Universität Maastricht - und ihr Team erzeugten drei Denkaufgaben und codierten 26 Buchstaben und eine Leertaste, um verschiedene Aktivitätsmuster zu erzeugen: das Halten eines inneren Monologs, die Vorstellung einer Schreibbewegung und eine Rechenaufgabe. Den drei Aufgaben wurden zusätzliche jeweils neun unterschiedliche Zeitfenster zu.

Die Aufgaben starteten sofort, nach 10 oder nach 20 Sekunden. Sie werden unterschiedlich lang ausgeführt, sodass sich 27 verschiedene Muster ergeben. Sechs gesunde Probanden wurden von den Forschern getestet. Um den Morsecode nicht auswendig lernen zu müssen, wurde für diese Probanden ein Display entwickelt, auf welcher jeder einzelne Buchstabe in Kombination mit der Denkaufgabe aufleuchtet. Die Buchstaben wurden von den Teilnehmern ausgewählt und fixiert, sodass sie wussten, was sie zu tun hatten.

Anschließend wurden die Probanden in den fMRI-Scanner gebracht. Hier übten sie kurz, dann stellte man ihnen eine Frage. Zwischen 10 und 18,5 Minuten, bezogen auf die Länge des Wortes, brauchten die Probanden für die Antwort. In 82 Prozent gab der Computer den korrekten Buchstaben wieder. Die Experten sind sicher, dass der Gehirn-Scanner auch bei Locked-in-Patienten funktioniert.

Nils Birbaumer von der Universität Tübingen hat schon im Jahr 1999 ein ähnliches Brain-Computer-Interface für die Kommunikation von seinen Patienten entwickelt. Diese Methode basierte auf ein Buchstabiersystem auf Elektroenzephalografie. Nur durch ihre Vorstellungskraft lernten zwei Locked-in-Patienten bestimmte EEG-Signale herzustellen.

Auf diese Weise konnte der Cursor auf dem Bildschirm bedient werden und Buchstaben konnten ausgewählt werden. Es wurden seitdem zwar diverse EEG-basierte Systeme entwickelt, leider sind diese sehr erroranfällig, bis dato ist noch keins offiziell auf dem Markt.

Weiterentwicklung der Methode

Birbaumer schreibt auf Anfrage, der fMRI-Scanner sei zwar gut, aber klinisch momentan noch nicht zu benutzen. Das Gerät kostet Millionen, wiegt vier Tonnen und ein Gelähmter kann unmöglich einen Tag lang in diesem Gerät verweilen. Momentan wird der Scanner nur im Notfall benutzt, wenn ein Patient dringend befragt werden muss. Unter Umständen kann der Scanner irgendwann durch die Nahinfrarotspektroskopie ersetzt werden. Diese Methode misst ebenfalls auf eine indirekte Art und Weise die Hirnaktivität. Der Vorteil ist aber, sie kann, wie auch das EEG, mobil eingesetzt werden.

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Letzte Aktualisierung am 29.07.2012.
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