Erste Ergebnisse wiederholter Brain-Computer Interface (BCI) Messungen bei einer langjährig vollständig gelähmten ALS-Patientin

Abstract

ALS-Patienten erfahren über Jahre einen progedienten Verlust ihrer Willkür-Motorik, verursacht durch degenerative Prozesse vor allem auch in motorischen Cortex-Arealen. EEG-basierte Brain-Computer-Interfaces könnten für solche Patienten nach vollständigem Verlust ihrer motorischen Fähigkeiten ein wichtiges Kommunikations-Mittel darstellen. Bei der inzwischen über viele Jahre gewachsenen Vielfalt verschiedenster nicht-invasiver BCI-Paradigmen erwies sich das auf motorischen Intentionen basierende BCI als schnelles und bezüglich Fehlerquote robustes System. Studien mit gesunden Probanden konnten erhebliche Performance-Verbesserungen durch Wiederholung von BCI-Sitzungen aufzeigen, verbunden mit kortikalen Plastizitätsänderungen zugunsten der an motorischen Vorstellungen beteiligten Extremitäten. Ein wichtiger Aspekt ist daher die Überlegung, ob und in welchem Ausmaß Patienten mit ALS, die langjährig nicht nur teilweise sondern vollständig gelähmt sind, ein solches auf Bewegungsintentionen basierendes BCI steuern können. Wir berichten über Ergebnisse von derartigen BCI-Messungen, die wiederholt über ein Jahr an einer ALS-Patientin abgeleitet wurden, die bis auf eine minimale Restfunktion von Teilen ihrer Okulomotorik seit 15 Jahren vollständig gelähmt ist. Darin zeigte sich, dass die Patientin noch 15 Jahre nach Verlust jeder Extremitätenbewegung zwar instabil, aber wiederholbar in der Lage ist, über eine Modulation von perizentralen EEG-Rhythmen spezifische kortikale Muster zu erzeugen, die Voraussetzung für eine BCI-Klassifikation sind. EEG-Korrelate motorischer Intentionen können somit zumindest partiell trotz jahrzehntelanger vollständiger Lähmung nachweisbar bleiben und als BCI-Steuersignal nutzbar gemacht werden.