Forscher an der Columbia University haben eine neue Gehirn-Computer-Schnittstelle entwickelt, mit der vermeintlich bewusstlose Patienten nach schweren Hirnverletzungen aktiv Signale senden können. In einer Studie mit 41 klinisch nicht ansprechbaren Menschen gelang es rund einem Drittel der Teilnehmer nach kurzer Trainingsphase, die Höhe eines Pieptons allein durch ihre Gedanken zu steuern.
Studie an der Columbia University zeigt verborgenes Bewusstsein
Patienten, die nach einer schweren Hirnverletzung reglos im Bett liegen und auf keinerlei Ansprache reagieren, gelten medizinisch als bewusstlose Personen. Doch ein Teil dieser Menschen nimmt die Umgebung möglicherweise mehr wahr als bisher angenommen. Das belegen Untersuchungen des Neurologen Jan Claassen und seines Teams an der Columbia University in New York. Von 41 klinisch nicht ansprechbaren Patienten reagierte ein Drittel erfolgreich auf die Aufforderung, die Höhe eines Pieptons zu steuern. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden im Fachmagazin Brain veröffentlicht.
Schon in früheren Jahren hatte Claassen das Phänomen des verborgenen Bewusstseins untersucht. Bereits 2019 analysierte er mittels EEG und künstlicher Intelligenz die Hirnströme von bewusstlosen Patienten und entdeckte bei 15 Prozent von ihnen Anzeichen dafür, dass es noch ein Bewusstsein gab. Die Betroffenen konnten zwar weder blinzeln noch die Zehen bewegen, doch ihre Hirnströme zeigten den Versuch, den körperlichen Aufforderungen zu folgen.
Kognitiv-motorische Dissoziation und die Steuerung von Pieptönen
In der Medizin wird dieses Phänomen als kognitiv-motorische Dissoziation, kurz CMD, bezeichnet. Die Regionen des Gehirns, die für das Denken und die Handlungsplanung zuständig sind, arbeiten weiter, während die Signale die motorischen Zentren nicht mehr erreichen. Klinische Daten zeigen, dass Patienten mit einer solchen Dissoziation eine höhere Wahrscheinlichkeit aufweisen, das Bewusstsein tatsächlich wiederzuerlangen.
Für den neuen Versuchsaufbau nutzten die Forscher keine invasiven Computerchips in der Hirnoberfläche, wie sie für Querschnittsgelähmte entwickelt wurden. Stattdessen griffen sie auf die EEG-Drähte zurück, die ohnehin routinemäßig zur Überwachung auf der Intensivstation am Kopf der Patienten angebracht sind. Über Kopfhörer hörten die Teilnehmer einen Piepton, während eine Stimme sie aufforderte, diesen Ton durch das gedankliche Schließen und Öffnen der Hände zu verändern. Ein eigens entwickeltes Computerprogramm analysierte die Hirnströme in Echtzeit und passte die Tonhöhe an. EEG wird in der klinischen Praxis täglich auf der Intensivstation eingesetzt
, erklärt Claassen.
Forschungen haben gezeigt, dass viele Patienten mit akuter Hirnverletzung, die im Koma zu liegen scheinen, tatsächlich ein gewisses Maß an Bewusstsein haben, obwohl sie nicht sprechen oder ihre Hände oder Augen bewegen können.
Jan Claassen, Neurologe an der Columbia University
Ausblick auf eine neue Form der Kommunikation für Intensivpatienten
Bereits wenige Tage nach einer schweren Hirnverletzung gelang es den Teilnehmern nach einer kurzen Trainingsphase, die Pieptöne über ihre Gedanken zu kontrollieren. Bislang existiert noch keine routinemäßige CMD-Diagnostik im Klinikalltag, doch die Methode könnte künftig helfen, die Heilungschancen schwer verletzter Menschen abzuschätzen. Das Erkennen verborgener Bewusstseinszustände bietet nach Einschätzung des Forschungsteams ein enormes Potenzial für die künftige Patientenversorgung.
Das übergeordnete Ziel der Wissenschaftler besteht darin, das System so weit zu verfeinern, dass vermeintlich bewusstlose Patienten ihren Ärzten und Angehörigen direkt mitteilen können, wie es ihnen geht, ob sie Schmerzen empfinden oder ob sie Hunger haben. Gelingt dieser Schritt, könnte dies die medizinische Behandlung schwer hirnverletzter Menschen grundlegend verändern und einen direkten Kommunikationskanal zur Außenwelt öffnen.
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