Carolina Inama als Cyborg

Carolina wird zum Cyborg: Und muss dazu einiges über sich ergehen lassen. Auf ihrem Kopf werden Elektroden angebracht. Diese messen die Gehirnaktivität und leiten die Informationen an den Computer weiter.

Gernot Müller-Putz, Institut für Semantische Datenanalyse, TU Graz: „Die Elektroden wurden nun hier am EEG-Verstärker angesteckt und man kann hier bereits das Elektroenzephalogramm, also Ihre Gehirnströme sehen. Wenn Sie mit Ihren Zähnen zusammen beißen, so sieht man dies als spitze Störungen, ein ganz leichtes Rauschen entsteht hier. Wenn Sie aber einmal die Augen schließen, dann sieht man hier sehr schön den Alpa-Rhythmus entstehen, der entsteht, wenn Ihr visueller Kortex praktisch keine Aufgabe hat.“

Allein mit der Kraft ihrer Gedanken soll Carolina jetzt eine Maschine steuern, eine künstliche Hand. Sie muss dazu jeweils eines der Blinklichter auf der Prothese fokussieren. Eine spezielle Software, die Hirn-Computer-Schnittstelle wandelt die Daten in Steuersignale um.

Carolina als Cyborg

Carolina: „Wie funktioniert das, dass ich mit bloßen Blicken diese Hand steuern kann?

Gernot Müller-Putz: „Das geht folgendermaßen: diese Lichter hier blinken unregelmäßig schnell und diese Blink-Wiederholrate kann man auch in Ihren Hirnströmen messen. So ein Blinklicht hat einen Befehl, z.B. die Hand öffnen. Und wenn die Frequenz dieses Leuchtens erkannt wird, dann öffnet sich die Hand.“

Carolina: Und wie setze ich das jetzt in der Praxis ein?“
Gernot Müller-Putz: „Eine Möglichkeit wäre, wenn man hier jetzt bei Patienten mit sehr hohen Querschnitts-Lähmungen eine Neuroprothese steuern möchte. Dann könnte man hier so diese Blinklichter anbringen und der Patient könnte durch Anschauen dieser Blinklichter seine Hand bewegen.“

Alleine mit seinen Gedanken bewegt auch dieser querschnittsgelähmte Mann seine Hand. Er stellt aber eine Fußbewegung vor. Weil diese Hirnaktivität am leichtesten zu erkennen ist. Elektroden leiten die Stromimpulse vom Gehirn an die Unterarmmuskeln weiter. Die gelähmte Hand kann wieder greifen.

Da die Nerven-Signale nicht direkt im Gehirn, sondern durch den Schädel auf der Kopfhaut aufgezeichnet werden, ist die räumliche Auflösung noch begrenzt. Das Steuern in einer virtuellen Welt funktioniert bisher nur zweidimensional.

Die EEG-Aufzeichnungen wären zu ungenau,
um eine solch komplizierte Roboterhand zu steuern, die hier am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen entwickelt wird.

Das High-Tech-Greifwerkzeug kann fast soviel wie sein menschliches Vorbild. Mit dem Joystick wird das völlig selbstständige System nur eingeschaltet. Zwei Kameras ersetzen die menschlichen Augen, die Software im Computer imitiert das Gehirn.

Patrick van der Smagt, DLR-Institut für Robotik und Mechatronik: „Für einen Menschen ist die Aufgabe einfach, für einen Roboter nicht, weil man muss erstens schnell genug sein, um die Trajektoren, die Bewegung vom Ball genau zu erfassen. Das ist keine einfache Aufgabe schon für die Bildverarbeitung nicht, und dann rechtzeitig zum Fangpunkt hinbewegen und die Hand rechtzeitig schließen, das sind alles sehr komplizierte Aufgaben, besonders wenn der Ball schnell ist.“

Die Robo-Hand kann mit einem Datenhandschuh gesteuert werden. Auch über große Entfernungen, bis in den Weltraum.

So wie bei dem gelähmten Mann in Graz können auch hier Elektroden die elektrischen Spannungen der Muskeln erfassen und einzelne Finger bewegen.

Am genauesten funktioniert ein direkter Draht ins Gehirn. Ein Sensorchip wird in jenes Areal implantiert, das Bewegungen steuert, den Motorkortex. Die Nervensignale werden dann in elektrische Impulse umgewandelt.

Matthew Nagle ist ein solcher Cyborg. Der vom Hals abwärts gelähmte Mann ließ sich den Neuro-Chip ins Gehirn einpflanzen. Ein direkter Draht verbindet jetzt sein Gehirn mit einer Maschine. So kann Matthew seinen Computer bedienten und eine Handprothese bewegen.

Die menschliche Hand ist eine Meisterleistung der Natur. Noch ist es Experten nicht gelungen, die volle Beweglichkeit des Daumens zu imitieren.

Die nächste Generation der Greifwerkzeuge soll die gleiche Beweglichkeit wie die menschliche Hand haben. Die fünf Finger werden von zweiundvierzig winzigen Motoren im Unterarm angetrieben.

Seilzüge ersetzen Sehnen und Bänder. Die künstliche Hand wird genauso groß und biegsam wie eine Menschenhand sein.

Markus Grebenstein, DLR-Institut für Robotik und Mechatronik: „Fernziel für solche Roboter-Hände oder Hand-Arm-Systeme, wie wir das vorhaben ist es, Systeme zu haben, die den Menschen irgendwie unterstützen können. Die zum einen dort arbeiten können, wo der Mensch nicht arbeiten will, nicht arbeiten kann, kontaminierte Gebiete, irgendwelche Reaktorunfälle in Weltraum, unter Wasser, und natürlich die Service Robotik, Unterstützung von behinderten Menschen, irgendwann wird uns das Service Personal ausgehen, es gibt immer mehr alte Menschen und dort ist eben denkbar, dass man Systeme hat, die mehr oder weniger autonom diesen Menschen helfen können.“

Schon der vierfingrige Prototyp kann nicht nur eine Tür aufmachen, sondern zeigt auch Geschick beim Erledigen lästiger Hausarbeit. Auch das Öffnen einer Flasche ist für die einfühlsamen Robo-Finger kein Problem.

Der Traum vom allzeit gefügigen elektronischen Butler ist in greifbare Nähe gerückt. Die Forscher schätzen, dass die neue elektronische Hand in etwa zwei Jahren fertig sein wird.