Seminar: Robotik – Technische Evolution von Leben und Geist?                                                                                                                  WS 00/01

1. Die grundlegende Motivation für die Entwicklung von Sinnesprothesen
 

- Fortschrittsstreben als menschlicher Trieb

2. Sinnesprothesen unter dem Gesichtspunkt der Realisierbarkeit

 

 
 
 

• Problematik der Wiederherstellung von verlorengegangenen Nervenverbindungen am Beispiel des Tastsinns
 

• Optionen im Falle der Durchtrennung der Verbindung zwischen Gehirn und den Gliedmaßen, bei Erhalt der Muskelfunktion
-  Aktivierung des Muskels mittels einer Neuroprothese (siehe Abb.1)

Abb1: „Freehand“, eine Neuroprothese von heute reaktiviert die Grundfunktionen der Hand bei Querschnittsgelähmten

- Die Kommunikation zwischen Hand und Gehirn wird durch das Implantieren von Elektroden realisiert, die Impulse von der Hand aufnehmen und an einen Computer weiterleiten. Dieser entscheidet nun, wie stark die Muskeln kontrahiert werden müssen.

- Ähnliche Methode beim Fuß: Elektroden an den gelähmten Fußsohlen geben Reize an die Schultern weiter. Aus gleichen Empfindungen in beiden Schultern kann der Patient sein Gleichgewicht schließen.

- Später: direkte Steuerung des gelähmten Körperteils über den entsprechenden Gehirnteil.

- In der Forschungsphase: Wiederherstellung der ursprünglichen Nervenverbindung.

 

• Optionen im Falle der Amputation eines Glieds

- „Edinburgh Modular Arm System“ – ein vollelektronischer Arm. Der Patient kann ihn heben und senken, den Ellbogen knicken und sogar einzelne Finger bewegen.

- Forschung sucht nach Möglichkeit, den Arm direkt mit den Nerven des Stumpf zu verbinden, was eine Koordinierung der Bewegungen über Mikroprozessoren überflüssig machen würde.

- Anthroforme Prothese – die genaue Nachbildung eines menschlichen Arms, mittels Fiberglasknochen und Muskeln, die mittels Pressluft betrieben werden (siehe Abb. 2 und 3)

 

Abb. 2 und 3: Anthroformer Arm an der University of Washington (nicht aktiviert und aktiviert)
 
 

- Forschung zur Integration des Tastsinns in eine Armprothese hat zum Ziel, sowohl das Erfühlen von Oberflächen, als auch das Temperaturempfinden und sogar Schmerz durch Stimulation der entsprechenden Nerven nachzuahmen.
 

• Möglichkeiten der künstlichen Wiederherstellung des Sehsinns – visuelle Implantate

- Retinaimplantat, entwickelt vom Massachusetts Institute of Technology welches auf der Netzhaut aufgebracht wird. Eine Kamera, die in eine spezielle Brille integriert wurde, wandelt die visuellen Reize in elektrische Signale um, die mittels eines Lasers an die Photodioden des Implantats weitergegeben werden. Von dort aus werden die noch intakten Ganglienzellen stimuliert, was beim Patient einen künstlichen Sehreiz auslöst. (siehe Abb. 4, 5 und 6)

Abb. 4: Teil der menschlichen Netzhaut   Abb. 5: Retinaimplantat des MIT

Abb. 6: Tatsächlich vom Patienten wahrgenommenes Bild   - Subretinales Implantat aus Wheaton (Illinois), welches auf der Rückseite der Netzhaut angebracht wird.    - Subretinales Implantat der Universität Tübingen, welches die einfallenden visuellen Reize ohne Umweg über eine Brille direkt an der Netzhaut in elektrische Signale umwandelt.

• Möglichkeiten der künstlichen Wiederherstellung der akustischen Wahrnehmung

-   Herkömmliche Methoden: Hörgerät oder Cochlea-Implantat (siehe Abb. 7, 8)

	Abb. 7: Bild des menschlichen Innenohrs
	Abb. 8: Künstliche Gehörschnecke (Cochlea-Implantat). Sie übernimmt die Funktion der feinen Sinneshärchen, die bei gesunden Menschen die wahrgenommenen Töne an das Hörzentrum im Gehirn melden.

•Möglichkeiten der künstlichen Nachahmung von Geruchs- und Geschmackssin
 

- Entwicklung „elektronischer Nasen“ und „elektronischer Zungen“, die Gerüche und Geschmacksrichtungen wahrnehmen können, welche dem Menschen sonst verschlossen bleiben.
 

- Integration solcher Systeme in die menschlichen Organe ist noch Science-Fiction.
 
 
 

-http://www.neurotechnologie.de
 

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© by Ralph Voigt '01