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Rehago | Blogartikel Titelbild Brain Machine Interface | menschliches Profil bestehend aus binärem Code

Brain-Machine-Interface Einsatz in der Rehabilitation

Ein moderner Ansatz das periphere Nervensystem (PNS) wieder zu stimulieren, der die Reaktivierung funktioneller Plastizitätsmechanismen unterstützen könnte, sind die Brain-Maschine-Interface (BMI) oder auch Brain-Computer-Interface (BCI). Ein BMI übersetzt Gehirnsignale in computergestützte Befehle, die dann dazu verwendet werden, die gelähmten Körpergliedmaßen zu stimulieren.

Wie funktioniert ein Brain-Machine-Interface?

Ein BMI, oder auch BCI, ist ein System, das Hirnsignale aufzeichnet, dekodiert und schließlich in eine Effektor-Aktivität oder ein Verhalten übersetzt, ohne das motorische System einzubeziehen. Dabei gibt es zwei Funktionsmethoden einer BMI.

Bei der ersten Methode wird die elektrische Aktivität des Gehirns entweder nicht-invasiv mittels Elektroenzephalografie (EEG) oder invasiv mittels implantierter Elektrode im Gehirn aufgezeichnet.

Die zweite Methode misst die hämodynamische Aktivität des Gehirns mittels funktionelle Magnetresonanztomographie (fmRT) oder Nahinfrarotspektroskopie (NIRS). Ein Rechner analysiert die gemessenen Daten und erkennt über eine sogenannte Mustererkennung Regelmäßigkeiten. Die erkannten Muster werden dann in ein Steuersignal umgewandelt.

Anwendung von Brain-Machine-Interface in der Rehabilitation

In den letzten zwei Jahrzenten wurden zunehmend mehr BMI-Systeme für die Kommunikation, die Steuerung verschiedener Geräte und für die Rehabilitation entwickelt. So kann bei der motorischen Rehabilitation oder Substitution die Hirnaktivität bei einer Bewegungsabsicht über einen künstlichen Signalweg zur Steuerung externer Geräte, wie z.B. eine Orthese oder Prothesen, genutzt werden (siehe Abbildung 1). Diese Geräte können die gewünschte Bewegung selbst ausführen. Die Bewegung kann so entweder die gelähmte Extremität durch eine Orthese mechanisch führen oder die verlorene motorische Funktion durch eine Prothese ersetzen. Durch das geführte Bewegen einer Extremität durch eine Orthese kann das geschädigte neuronale Netzwerk, durch welches die Lähmung resultiert, stimuliert werden. Die Stimulation des geschädigten Netzwerkes kann zu einer neuroplastischen und rehabilitativen Wirkung führen.

Zukunftsaussichten Brain-Machine-Interface in der Rehabilitation

Der Einsatz in der Rehabilitation für halbseitig gelähmte Schlaganfallpatienten ist vielversprechend. Allerdings ist zurzeit die erzielte funktionelle motorische Erholung beim Patienten noch bescheiden. Vor allem ein präzises und genaues Feedback ist wichtig, an welchem noch weiter geforscht werden muss.

Quelle

NeuroRehabilitation 43 (2018) 77–97 | DOI:10.3233/NRE-172394 | IOS Press

Brain-machine interfaces for rehabilitation in stroke: A review

https://content.iospress.com/download/neurorehabilitation/nre172394?id=neurorehabilitation%2Fnre172394

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