1. Forschungsschwerpunkt

Gehirn und Geist: Physische und psychische Funktionen des Gehirns

Abschlußsymposium „Molecules — Neurons — Mind“
3.-4. Juli 2007
Nach Beendigung der Förderphase des ersten Forschungsschwerpunkts „Gehirn
und Geist: Physische und psychische Funktionen des Gehirns“ am 30. Juni 2007 ver-
anstalteten die drei Projektgruppen em gemeinsames Symposium, auf dem Kollegia-
ten und Projektmitarbeiter ihre Arbeitsergebnisse vorstellten und zur Diskussion ein-
luden.
Nach einer Begrüßung durch Peter Graf Kielmansegg, dem Präsidenten der
Akademie, und einer Einführung durch Willi Jäger, dem Koordinator des WIN-
Nachwuchsprogrammes, wurde der spezielle Teil der Veranstaltung durch die Bei-
träge der Projektgruppe „Neuronale Kodierung von Bewegung bei Affe und
Mensch: Von Einzelzellen und Z eilens embles zutn Brain-Computer-Interface“
eröffnet.
Der thematische Hintergrund der Arbeit dieser Projektgruppe ist folgender:
eine große Gruppe von Patienten leidet unter schweren, mit bisherigen Methoden
nicht ausreichend therapierbaren Lähmungen insbesondere der oberen Extremitäten.
Ursachen solcher Lähmungen können Schädigungen corticospinaler Projektions-
systeme auf Ebene der motorischen Hirnrinde (z.B. nach territorialen Hirninfark-
ten) und/oder der absteigenden Bahnsysteme (z.B. nach lakunären Hirninfarkten,
bei neurodegenerativen Erkrankungen wie amyotrophe Lateralsklerose (ALS) oder
traumatische Läsionen (z.B. Querschnittslähmungen)) sein.
Innerhalb der letzten Jahre haben sich Brain-Machine-Interfaces (BMIs) für
motorische Neuroprothesen von einem experimentellen Modell zu einem neuen
Therapieansatz für schwerstgelähmte Patienten entwickelt. Die Grundidee ist, resi-
duelle, d.h. trotz einer Lähmung noch vorhandene, neuronale Aktivität des Gehirns
während intendierter Bewegungen zu messen und diese in Kontrollsignale umzuset-
zen. Diese Kontrollsignale können für die Steuerung künstlicher Effektoren (bspw.
Computer-Cursor oder Roboterarm) genutzt werden. Denkbar ist auch, eine
Ansteuerung der Muskulatur der gelähmten Körperteile über Muskelstimulatoren
zu realisieren.
Eine entscheidende Frage für die Entwicklung von BMIs zur klinischen Ein-
setzbarkeit ist die optimale Ableitung neuronaler Signale. Während andere Gruppen
dazu Elektroden in das Gehirngewebe implantieren, wird in unserem Projekt die
Möglichkeit untersucht, schonende Ableitungen von der Gehirnoberfläche für em
BMI nutzbar zu machen. Die bisherigen im Rahmen der Förderung durch die Hei-
delberger Akademie der Wissenschaften erzielten Ergebnisse unseres Projekts zeigen,