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Wissenschaftspreis des Stifterverbandes - Erwin-Schrödinger-Preis 2012

Für die Entwicklung einer neuartigen Prothese, die Querschnittgelähmte mit ihren Hirnsignalen steuern können, haben Prof. Dr. Patrick van der Smagt aus dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und Prof. Dr. John P. Donoghue, Brown University, USA, den Erwin Schrödinger-Preis 2012 erhalten.

Roboterarm
Mithilfe einer lernenden Software lässt sich der Roboterarm über Gedanken steuern. Bild: DLR

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Die Kooperation zwischen dem DLR-Institut für Robotik und Mechanik, in dem Patrick van der Smagt forscht, und dem Department of Neuroscience mit Prof. Dr. John P. Donoghue besteht seit mehreren Jahren. Gemeinsam haben sie ein weltweit einmaliges Assistenz-System für Querschnittsgelähmte entwickelt: Dabei kann ein Patient durch Gedanken einen Greifarm steuern. Dafür haben die Forscher eine lernende Software entwickelt, die Signale aus dem Gehirn des Patienten in Steuerungssignale für den Greifarm übersetzt. 2011 gelang es einer Patientin so, mit dem Greifarm einen Strohhalm zum Mund zu führen. Die Patientin, die seit 15 Jahren vom Hals abwärts gelähmt war, konnte damit erstmals seit ihrem Schlaganfall wieder selbstständig trinken. Zur Steuerung des Greifarms musste sie kein aufwändiges Training absolvieren, sondern sich nur vorstellen, ihren eigenen Arm entsprechend zu bewegen. Diese Vorstellung erzeugte Signale im motorischen Kortex des Gehirns. Ein kleines, mit der Brown University entwickeltes Implantat im Schädel der Patientin leitete diese Signale weiter, so dass sie über einen Lernalgorithmus, den die Wissenschaftler ständig weiter optimierten, zu den gewünschten Steuerungsbefehlen verarbeitet werden konnten. „Besonders wichtig bei den Versuchen ist natürlich, dass der Roboter für die Probandin keine Gefahr darstellt“, betont van der Smagt. Dafür sorgen Sensoren im Roboterarm, die kontinuierlich prüfen, ob ein unerwünschter Kontakt zur Umgebung besteht. Tritt dies ein, greift sofort eine spezielle Programmierung, die den Roboter innerhalb von wenigen Millisekunden nachgiebig und somit „kraftlos“ werden lässt. Diese Entwicklung ist ein technologischer Durchbruch, der international viel Aufmerksamkeit erregt und großes Potenzial besitzt, das Leben von Menschen mit Behinderungen zu erleichtern.

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Film zum Erwin Schrödinger-Preis 2012