Die Cullen Foundation und das Institut für Rehabilitation und Forschung (TIRR) haben Stipendien für ein Roboterforschungsprojekt der University of Houston (UH) und des Methodist Hospital Research Institute (TMHRI) vergeben.

Die Cullen Foundation hat 495.000 US-Dollar an philanthropischer Unterstützung für das Forschungsprojekt bereitgestellt, und die TIRR Foundation hat 200.000 US-Dollar für den Kauf von Rehab Rex zur Verfügung gestellt, der neuesten Version eines Roboter-Exoskeletts, mit dem Patienten "laufen" können.

Der UH-Forscher Jose Luis Contreras-Vidal, Professor für Elektro- und Computertechnik, arbeitet an der Perfektionierung einer nicht-invasiven BMI-Technologie (Brain-Machine Interface), mit der ein Patient ein fortschrittliches Robotersystem wie das Exoskelett bedienen kann.

Der BMI interpretiert Gehirnwellen, die es Patienten ermöglichen, mit ihren Gedanken Roboterbeine und Amputierte unter dem Ellbogen zu kontrollieren, um neuroprothetische Gliedmaßen zu kontrollieren.

Contreras-Vidal hat sich mit Dr. Robert Grossman am TMHRI für das Forschungsprojekt zusammengetan. Die ersten Tests an UH haben begonnen, und im Methodist Hospital werden möglicherweise bereits in diesem Sommer umfassendere klinische Studien durchgeführt.

"Dieses Forschungsprojekt ist eine einzigartige Chance, die nur durch die Zusammenarbeit zwischen UH und Methodist entstehen kann", sagte Contreras-Vidal. "Wir sind der Cullen Foundation und der TIRR Foundation dankbar, dass sie die Bedeutung dieses Projekts erkannt haben und wie es dazu beitragen kann, das Leben von Menschen mit eingeschränkter Mobilität zu verbessern."

Das Forschungsteam hat Gehirnwellen kartiert und in Computer am UH-Labor für nicht-invasive Gehirn-Maschinen-Schnittstellensysteme programmiert. Die Forscher zeichnen die Signale des Gehirns auf nicht-invasive Weise mithilfe eines Elektroenzephalogramms (oder EEG) auf, einer Schädeldecke mit Elektrodensensoren, die die Kopfhaut berühren.

In Bewegung versetzt das Exoskelett seine Gedanken in die Lage, sich wiederholende Bewegungen auszulösen und die motorischen Netzwerke des Gehirns zu trainieren. Das ultimative Ziel ist, dass der Benutzer ein Headset trägt, das der drahtlosen Bluetooth-Technologie ähnelt, um das Exoskelett zu bedienen.

Während der Trainings- oder Kalibrierungsphase wird das Exoskelett im Allgemeinen von einem vom Benutzer oder Experimentator gesteuerten Joystick geführt. Sobald der "Übersetzer" zwischen Bewegung und Gehirnaktivität geschult ist, kann der Benutzer das Gerät mit seinen Gedanken steuern.

Grossman sagte, die Cullen-Mittel würden dazu beitragen, die Grundlagenforschung in Bezug auf die Funktionsweise der Gehirnmechanismen voranzutreiben.

"Wir versuchen herauszufinden, wo im Gehirn die Signale sind, die den Roboter antreiben und ihn beispielsweise nach links oder rechts drehen lassen", sagte Grossman. "Wir wollen diese Quelle identifizieren."

Der TIRR-Zuschuss wird für den Kauf von Rehab Rex verwendet, das nach seinem Hersteller Rex Bionics aus Neuseeland benannt ist. Das Exoskelett soll diesen Sommer fertiggestellt und nach Houston geliefert werden.

"Das ist sehr aufregend, weil wir mit Rex Bionics an dem neuen Exoskelett gearbeitet haben, es flexibler und benutzerfreundlicher gemacht und mit dem BMI verknüpft haben", sagte Contreras-Vidal. "Wir haben durch unsere Forschung dazu beigetragen, es zu verbessern."

Eine Version von Rehab Rex wurde kürzlich auf dem 2013 von TMHRI und UH veranstalteten Internationalen Workshop über klinisch-neuronale Maschinenschnittstellensysteme bei Methodist vorgestellt. Der Workshop wurde zum Teil von der National Science Foundation und dem National Institute of Neurological Disorders and Stroke unterstützt, mit zusätzlicher Unterstützung der Institute und der Industrie des Texas Medical Center. Internationale Referenten aus Wissenschaft, Regierung, Industrie, medizinischen Zentren und Endbenutzern diskutierten auf dem Workshop die Herausforderungen und möglichen Lösungen für die Entwicklung von Schnittstellensystemen.

Zur Verfügung gestellt von der University of Houston