Mann hat dank Roboterarm wieder Gefühl in der Hand

Eine Armprothese, mit der man auch fühlen kann – das kennt man eher aus Filmen. Forscher der University of Utah haben nun einen Roboterarm nach dem Vorbild von Luke Skywalker getestet, mit dem ein Mann die Hand seiner Frau spüren konnte. Er war zu Tränen gerührt.

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Utah. Die Forschung an Roboterarmen schreitet schnell voran. Aber trotz aller Erfolge: Eine Prothese zu schaffen, die Menschen auch fühlen lässt, ist schwierig. Dabei ist der Gefühlssinn sehr wichtig, um die eigenen Bewegungen zu kontrollieren. Forschern der University of Utah ist jetzt ein Durchbruch gelungen: Mit ihrem Roboterarms kann man nicht nur greifen, sondern auch fühlen.

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Mann kann mit „LUKE Arm“ die Hand seiner Frau fühlen

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Die Armprothese wurde auf den Namen „LUKE Arm“ getauft. Seinen Namen verdankt der Roboterarm dem „Star Wars“-Helden „Luke Skywalker“, der auf der Leinwand mit einer Handprothese sein Laserschwert schwingt. Die Forscher der Biomedizinischen Technik der University of Utah haben den „LUKE Arm“ mit einem neuen Upgrade an Studienteilnehmern getestet – und mit Erfolg: Einer der Probanden konnte mithilfe des Arms Trauben pflücken und essen, eine Banane schälen, ohne sie zu zermatschen und sogar die Hand seiner Frau fühlen.

„Ich war den Tränen nahe“, sagte der glückliche Studienteilnehmer Keven Walgamott, nachdem er den LUKE Arm zum ersten Mal benutzte. Der Immobilienmakler aus Utah verlor vor 17 Jahren seine linke Hand und einen Teil seines Arms bei einem Unfall. Als die Forscher nach einem Amputierten suchten, meldete Walgamott sich freiwillig. „Es war unglaublich. Ich hätte nie gedacht, dass ich je wieder in der Lage sein würde, in dieser Hand zu fühlen“, sagte Walgamott. Er wollte zuallererst etwas machen, das mit einer Hand sehr schwierig ist: Seinen Ehering anstecken. „Es war sehr bewegend“, sagt der Biomedizinische Techniker Gregory Clark von der University of Utah.

Roboterarm sendet mithilfe von Sensoren Signale an Gehirn

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Die Prothese sendet Signale über das Nervensystem an den Teil des Gehirns, mit dem die Gliedmaßen gesteuert werden, informiert die University of Utah. Diese Technologie ist als „Periphere Nervenstimulation“ bekannt, die seit Jahren an Prothesen von Armen, Schultern und Händen erforscht wird. Dabei werden Elektroden an den Nerven des Arms oberhalb des amputierten Bereichs sowie an der Prothese befestigt.

Um den Roboter-Arm zu bewegen, muss sich sein Besitzer dann darauf fokussieren, den Arm zu bewegen. Das braucht ein wenig Übung, da die Nervenaktivität von jedem Menschen unterschiedlich ist. Nach und nach lernt die Software des Roboterarms jedoch die Nervensignale kennen. So können alle notwendigen Fähigkeiten zur Bewegung und Kontrolle der Prothese erlangt werden.

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15 Jahre lang wurde der „LUKE Arm“ von dem Forschungsunternehmen „DEKA Research & Development Corp.“ in den Vereinigten Staaten entwickelt. Er besteht größtenteils aus Metal-Motoren und -Teilen und hat eine „Haut“ aus Silikon. Die Prothese hat 100 Mikroelektroden, die mit den Nerven des Oberarms und mit einem externen Computer verbunden sind. Die University of Utah hilft bei der Entwicklung des Roboterarms.

Doch wie kann die Roboterhand ihrerseits fühlen? Dazu haben die Forscher ihr viele Sensoren eingebaut. Sie senden Signale an das Gehirn zurück, die den Tastsinn nachahmen. Richtig real fühl sich das zurückgesendete Signal noch nicht an. Das liegt daran, dass es sehr kompliziert ist, die gesammelten Informationen der Sensoren wieder richtig zurück an das Gehirn weiterzuleiten: „Schon allein Gefühl empfinden zu können, ist eine große Sache“, sagt Clark, „aber die Art und Weise, wie die Informationen gesendet werden, ist auch entscheidend und wenn man sie [die Prothese] biologisch realistischer gestaltet, wird das Gehirn sie besser verstehen und die Gefühlsempfindung wird auch besser sein“.

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Armprothese soll künftig auch Temperaturen und Schmerzen empfinden

Nach dem Erfolg blicken die Forscher auf ihr nächstes Ziel: Sie wollen dem Roboterarm ermöglichen, Temperaturen und Schmerzen empfinden zu können. Zudem will das Team der University of Utah eine kabellose Version des „LUKE Arm“ entwickeln, damit er nicht an einen Computer angeschlossen bleiben muss und somit im Alltag verwendet werden kann. Fürs Erste bleibt die Prothese ein Prototyp für die Forschung im Labor. Die Forscher um Gregory Clark hoffen jedoch, dass bis 2021 drei Studienteilnehmer den „LUKE Arm“ zu Hause testen können.

Von Ben Kendal/RND