Was ist die Grundidee hinter dieser Forschung? 

Die zentrale Idee besteht darin, Menschen mit einer Unterarmamputation das Gefühl für Handbewegungen zurückzugeben. Dieses geht nach einer Amputation normalerweise verloren und erschwert die intuitive Steuerung von Prothesen. Dazu implantieren wir kleine permanente Magnete in die verbleibenden Unterarmmuskeln und bringen sie mithilfe eines externen Spulensystems aus der Ferne zum Vibrieren. Dadurch konnten Empfindungen erzeugt werden, die sich wie Bewegungen der fehlenden Hand anfühlen. Entscheidend ist, dass dieselben implantierten Magnete sowohl dazu genutzt werden können, die motorischen Befehle der Nutzerinnen und Nutzer auszulesen, als auch Bewegungsempfindungen zurückzugeben. Dadurch entsteht eine minimalinvasive, bidirektionale Schnittstelle. 

Was hat die Studie darüber gezeigt, wie das Gehirn Handbewegungen wahrnimmt? 

Die überraschende Erkenntnis war, dass die Vibration eines einzelnen Unterarmmuskels die Wahrnehmung einer koordinierten Öffnungs- oder Schließbewegung der gesamten Hand auslösen konnte. Das deutet darauf hin, dass das Gehirn Bewegungsempfindungen möglicherweise nicht als einzelne Gelenkbewegungen repräsentiert, sondern in Form koordinierter Greifmuster, sogenannter „Synergien“. Diese sind dieselben Bausteine, die das Gehirn auch zur Erzeugung von Bewegung nutzt. Ein Vergleich mit Teilnehmenden aus einer unabhängigen Studie der Cleveland Clinic, bei der ein völlig anderes Feedbacksystem eingesetzt wurde, nämlich chirurgische Nervenumleitung in Kombination mit Robotik statt Magneten, zeigte bemerkenswert ähnliche Wahrnehmungen. Das weist auf einen gemeinsamen neuronalen Mechanismus hin. Beide Teams stellten außerdem fest, dass einige dieser Empfindungen den Nutzer erreichten, ohne dass er sich ihrer bewusst war. Dies wiederum deutet darauf hin, dass Kinästhesie teilweise unterhalb der Bewusstseinsschwelle ablaufen könnte. 

Was könnte diese Forschung für zukünftige Prothesen ermöglichen? 

Die Forschung weist den Weg zu Prothesenhänden, die Wahrnehmung und Handlung in einem geschlossenen Regelkreis miteinander verbinden. Solche Systeme könnten sich stärker wie ein Teil des eigenen Körpers anfühlen, weil die Nutzerinnen und Nutzer Bewegungen auf natürliche Weise wahrnehmen, statt sich auf visuelle Kontrolle oder indirekte Hinweise verlassen zu müssen. Da der Ansatz minimalinvasiv ist und Kontrolle sowie Feedback in einem einzigen Implantat kombiniert, bietet er einen praktikablen Weg zur Wiederherstellung der Kinästhesie. Langfristig ist das Ziel ein dauerhaftes Magnetimplantat, mit möglichen weiteren Anwendungen in Bereichen wie Schlaganfallrehabilitation und der Behandlung von Gliedmaßenschmerzen.