Puncto 2-2019

Titelthema

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Gedankengesteuerte Handprothese Gelähmte Patienten oder Menschen mit Amputation könnten sich in Zukunft selbstständiger bewegen. Sogenannte Brain- Computer Interfaces (BCIs) sollen ermöglichen, mit Gedanken- kraft eine Armprothese zu bewegen oder einen Computer zu steuern. Die Arbeit der Entwickler basiert auf der Tatsache, dass Nerven- zellen im Gehirn völlig identisch arbeiten, unabhängig davon, ob sie eine Bewegung ausführen oder sich der Patient genau diese Bewegung nur vorstellt. Da das Gehirn nach dem völlig gleichen Muster reagiert, kann hier die Forschung ansetzen. Ein verlorenes Körperteil zu ersetzen, ist allerdings eine hochkom- plexe Aufgabe. So ausgefeilt wie Beinprothesen für Spitzensport- ler sind Prothesen für die Hand noch nicht. Kein anderer Teil des menschlichen Körpers erbringt so komplexe Bewegungsabläufe. Bisher musste der Patient bei der konventionellen Steuerung lange trainieren, bis er die Bewegungen so ausführte, dass die Prothese ihn verstand. Dank des Einsatzes von Machine Lear- ning, dem maschinellen Lernen, wird es intelligenten Prothesen möglich sein, sich auf ihren Träger und dessen Gedankensignale einzustellen und die Bewegung entsprechend auszuführen. Über Machine Learning wird das Lehrer-Schüler-Verhältnis sozusagen umgekehrt. Schon heute nehmen Sensoren die Muskelaktivitäten im Unterarm wahr und geben die entsprechenden Signale an die Prothese weiter. Diese „lernt“ mit der Zeit, welche Muskelbewegun-

Methode ermöglicht es, menschliche zelluläre Strukturen durch einen 3D-Drucker zu erzeugen. Damit wird es real, auch Organe computergesteuert Schicht für Schicht dreidimensional nachzu- bilden, woran derzeit einige Forscherteams arbeiten: Forscher aus Israel haben vor wenigen Monaten erstmals den Prototyp eines Herzens aus menschlichem Gewebe in einem 3D-Drucker hergestellt. Einer Gruppe von US-Biotechnologen an der Rice University in Texas ist es gelungen, Teile der Lunge funktionsfähig nach- zubauen. Sie kreierten mit dem 3D-Druck-Verfahren weiche Blutgefäße und Luftwege wie in einer Lunge, denen es möglich ist, Blut mit Sauerstoff anzureichern. Forschern an der Universität Newcastle ist es gelungen, eine künstliche Hornhaut aus dem Drucker zu entwickeln. Das amerikanische Unternehmen Organova erarbeitet durch Bioprinting Knochengewebe und transplantiertes Lebergewebe. Von solchen künstlich hergestellten Organen versprechen sich Wissenschaftler und Ärzte, dass sie eines Tages das Problem der fehlenden Spenderorgane lösen könnten. Außerdem müssten die betroffenen Patienten nach erfolgreicher Transplantation nicht ein Leben lang Medikamente einnehmen, um die Abstoßungsre- aktion des Körpers zu verhindern. Allerdings: Außer der technischen Umsetzung müssen 3D-Kom- ponenten künftig erst noch umfangreich geprüft und zertifiziert werden. Es geht etwa um den sterilen Druck oder die Verträg- lichkeit der Materialien im Körper. Forscher erwarten, dass diese Prüfungen nochmals viel Zeit kosten werden.

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