Presslease

2025/10/15

Die

Universität Tsukuba

hat bahnbrechende Forschungsergebnisse vorgestellt, die zeigen, dass der tragbare Cyborg

HAL (Hybrid Assistive Limb)

die

Gehirnplastizität durch den eigenen Bewegungswillen des Trägers aktiviert

. Dabei handelt es sich um die

weltweit erste Brain-Imaging Studie

, die den

direkten Einfluss eines tragbaren Cyborgs auf die menschliche Gehirnaktivität

nachweist.

Die Forschung bestätigt, dass „

Cyborg-ähnliche Roboter durch den freiwilligen Bewegungsantrieb des Trägers die Neuroplastizität fördern können

.“ Mithilfe von HAL konnte gezeigt werden, dass die

höheren motorischen Areale des Gehirns

deutlich stärker aktiviert werden, wenn Bewegungen

im Einklang mit der Absicht des Nutzers

ausgeführt werden.

Studienübersicht

Das Forschungsteam der

Universität Tsukuba

erfasste die Gehirnaktivität während von HAL unterstützter

Armbewegungen

, indem es

funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS)

einsetzte, um die neuronale Reaktion sichtbar und messbar zu machen.

Zwanzig gesunde Erwachsene führten die Bewegung „Armheben“ unter drei Bedingungen aus:

  1. Willkürliche Bewegung

    – der Arm wird selbstständig angehoben

  2. Aktive robotische Unterstützung

    – HAL bewegt sich entsprechend der willentlichen Absicht des Trägers

  3. Passive robotische Unterstützung

    – HAL bewegt sich ohne den Willen des Trägers

Sowohl bei der

willkürlichen Bewegung

als auch bei der

aktiven Unterstützung

wurde eine deutliche Aktivierung in den

höheren motorischen Arealen

, einschließlich des

prämotorischen Kortex

, beobachtet. Im Gegensatz dazu war die Gehirnaktivität unter der

passiven Bedingung

deutlich geringer. Diese Ergebnisse liefern

überzeugende Belege dafür, dass die Anwesenheit einer willentlichen Absicht direkt die Gehirnaktivität beeinflusst

.

HAL und das iBF-Prinzip

HAL basiert auf dem sogenannten

interaktiven Biofeedback-Prinzip (iBF)

. Dabei erkennt das System

bioelektrische Signale aus dem Nervensystem des Trägers

, die dessen Bewegungsabsicht widerspiegeln, und leitet daraus die robotische Bewegung ab. Gleichzeitig werden

sensorische Rückmeldungen

aus den

peripheren Propriozeptoren

(z. B. Muskelspindeln) an das Gehirn zurückgesendet.

Dieser

wechselseitige Kreislauf zwischen Gehirn und Körper

fördert die

neuronale Aktivierung und Plastizität

und deutet darauf hin, dass HAL

funktionelle Verbesserungen und neuronale Regeneration

unterstützen kann. Die Studie zeigte, dass die

motorischen Hirnareale

deutlich stärker aktiviert wurden, wenn Bewegungen

in Koordination mit HAL und dem Bewegungswillen des Nutzers

ausgeführt wurden.

Über die Studie

Die Studie wurde von einem

Forschungsteam der Universität Tsukuba

durchgeführt und im

Juni 2025

in der Fachzeitschrift

IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering

veröffentlicht.

https://www.tsukuba.ac.jp/journal/pdf/p20250707143000.pdf