Forschungsschwerpunkte

Dr. Christian Klaes, Emmy Noether Gruppenleiter, Abteilung Neurochirurgie, Universitätsklinikum Knappschaftskrankenhaus Bochum


Tagtäglich greifen und manipulieren wir Gegenstände ohne viel darüber nachzudenken. Greifen und Werkzeugnutzung sind so fundamental in unser Leben integriert das wir beim Verlust dieser Fähigkeiten auch einen großen Teil unserer Selbständigkeit und Autonomie verlieren.
In unserer Forschungsgruppe entwickeln wir fortschrittliche Neuroprothesen um gelähmten Patienten zu helfen. Dazu nutzen wir einen hochgradig interdisziplinären Ansatz bei dem die Neurowissenschaften, Neurochirurgie, maschinelles Lernen und virtuelle Realität eine wichtige Rolle spielen. Wir nutzen Expertise in diesen Gebieten um sogenannte 'brain-computer interfaces' (BCI) zu entwickeln. Bei einem BCI handelt es sich um ein System das die direkte Kommunikation zwischen Gehirn und Computern ermöglicht und dabei z.B. eine geschädigte Wirbelsäule überbrückt. Neuronale Signale werden dabei aus dem Gehirn 'ausgelesen' und die Bewegungsintentionen des Patienten mit Hilfe spezieller Software entschlüsselt. Die entschlüsselten Bewegungsintentionen werden dann benutzt um Prothesen anzusteuern. Damit wird es gelähmten Patienten wieder möglich Selbständigkeit und Autonomie zurückzugewinnen und damit ihre Lebensqualität zu verbessern.

Um dieses Ziel zu erreichen müssen wir besser verstehen, wie das Gehirn sensorischen Input und motorischen Output verarbeitet und dadurch Bewegungsintentionen erzeugt. Wie lernt das Gehirn ein BCI System zu steuern? Wie ändern einzelne Neurone ihre Selektivität wenn neue Aufgaben gelernt werden? Wie wird die Entscheidung getroffen ein bestimmtes Objekt aus einer Reihe von möglichen auszuwählen? Dies sind nur einige der Fragen die wir beantworten möchten.

Das klinische Umfeld unserer Forschungsgruppe erlaubt es uns eng mit Medizinern und Patienten zu kooperieren. In Kollaboration mit einem Robotik Labor treiben wir außerdem die Entwicklung robotischer Prothesen voran.