Digitales Leben: Ein Hirnimplantat, um Maschinen zu steuern

In 20 Jahren sei unser Gehirn nicht mehr an seine biologischen Begrenzungen gebunden, so prophezeit es der Futurist Ray Kurzweil. Nanobots würden zwischen den Nervenzellen umherschwirren und „unseren Neokortex mit dem Neokortex der Cloud verbinden“. Wissen und Sinneseindrücke würden erweitert. Kabel- und mühelos.

Im Moment ist das nicht mehr als eine Vision. Ob sie jemals Wirklichkeit wird, weiß niemand. Denn dazu müsste man zunächst das menschliche Gehirn verstehen. Eine größere Herausforderung hat sich die Wissenschaft noch nie gestellt. „Es gibt kein komplexeres Objekt im Universum“, sagt Eric Kandel, Nobelpreisträger und Neurowissenschaftler. Das Erbgut entziffern, Menschen zum Mond schicken – das seien dagegen überschaubare Aufgaben gewesen.

Forscher, die heute Gehirne mit Computern verbinden, haben deutlich bescheidenere Ziele. Sie wollen Patienten wie Erik Sorto ein Stück ihrer Unabhängigkeit zurückgeben. Der Amerikaner war gerade 20, als sein Rückenmark durch einen Unfall durchtrennt wurde. Er ist seit mehr als zwölf Jahren vom Hals abwärts gelähmt. „Ich würde mich gern wieder selbst rasieren“, sagt er. „Oder ein Bier trinken und mir für jeden Schluck so viel Zeit lassen, wie ich möchte. Ohne dass ein Pfleger die ganze Zeit neben mir stehen muss.“

Sie schraubten zwei streichholzschachtelgroße Boxen am Kopf fest

Erik Sorto meldete sich als Freiwilliger für ein Experiment am California Institute of Technology. Chirurgen öffneten am 17. April 2014 seine Schädeldecke und pflanzten ihm an zwei Stellen seines seitlichen Hinterkopfes zwei Silikonplättchen mit jeweils 96 haarfeinen Mikroelektroden ein. Die Areale sind dafür zuständig, die Bewegungen von Arm und Hand zu planen.

Als er 16 Tage später zum ersten Mal ins Labor kam, schraubte das Team um Richard Andersen an Sortos Kopf zwei streichholzschachtelgroße Boxen fest. Fingerdicke Kabel verbanden dann die Schnittstelle auf seinem Schädel mit einem Computer. Sobald Sorto sich vornahm, nach einem Objekt zu greifen, übersetzte ein Algorithmus die Aktivierungsmuster von Dutzenden Nervenzellen in Befehle für einen Roboterarm. „Das war, als würde man seinen Körper verlassen“, erinnert sich Sorto. „Ich wäre am liebsten durch den Raum gerannt und hätte High-fives verteilt.“

21 Monate übte er mehrmals in der Woche, den Roboterarm zu bewegen. Er konnte schließlich „Schere, Stein, Papier“ spielen, andere per Handschlag begrüßen oder aus „eigener“ Kraft ein Bier trinken. Die Bewegungen des Roboterarms waren flüssiger als bei etwa einem Dutzend anderer Patienten, die zuvor ähnlich verkabelt waren. Bei ihnen saßen die Elektroden im Motorkortex, der einzelne Bewegungen steuert. „Aber wir denken nicht in Teilschritten – Arm anheben, ausstrecken, Becher ansteuern, mit der Hand umschließen und so weiter“, sagt Andersen. „Wir denken: Ich möchte den Becher anheben.“

Bisher können die Elektroden nicht langfristig im Gehirn bleiben

Damit Gelähmte mithilfe der Neuroprothese komplexe Alltagsaufgaben meistern können, sollte sie sich in Zukunft wie ein Teil des eigenen Körpers anfühlen. Die Verbindung zum Roboterarm darf dann keine Einbahnstraße sein; Sensoren müssen Berührungen in elektrische Impulse umwandeln und diese zurück ans Gehirn senden. Am besten kabellos. Einen ersten Erfolg meldete die Forschungsagentur des US-Militärs Darpa im letzten Herbst: Ein verkabelter Proband konnte spüren, wie viele Finger einer Roboterhand angefasst wurden. Die Agentur will nun einen Kubikzentimeter große Hirn-Schnittstellen entwickeln, die mit bis zu einer Million Nervenzellen kommunizieren.

Schöne neue Welt? Selbst wenn das gelingt und Roboterarme billiger werden, bleibt der Eingriff ins Hirn: Der Operateur kann unbeabsichtigt Gewebe schädigen oder es kann sich infizieren. Das Gehirn kann Narbengewebe um kleinste Verletzungen bilden oder den Fremdkörper abstoßen. Die Elektroden werden mit der Zeit regelrecht von den Nervenzellen abgekapselt, zeigen die bisherigen Experimente. Irgendwann bleiben sie ganz stumm.