• Eye-Tracking: Anwendung in Grundlagenforschung und klinischer Praxis

    Durch Laptop und Kamera können Locked-in-Patienten nun ja/nein Fragen beantworten.

     

Locked-in-Patienten: Kommunikation über die Pupillenweite

Über das Erfassen der Pupillenweite kann Patienten mit Locked-in-Syndrom ohne großen Aufwand ermöglicht werden, ja/nein-Fragen zu beantworten. Notwendig hierzu sind lediglich ein Laptop und eine Kamera, mit der die Pupillengröße gemessen wird. „Es ist bemerkenswert, dass ein scheinbar so einfaches physiologisches System wie das der menschlichen Pupille über eine so große Bandbreite an Reaktionen verfügt, dass es eine so komplexe Aufgabe wie Kommunikation erfüllen kann“, berichtet der Marburger Neurophysiker Professor Dr. Wolfgang Einhäuser-Treyer in der Fachzeitschrift Current Biology. Das Verfahren erfordert nach Angaben des Wissenschaftlers keine Spezialausrüstung und kein aufwendiges Training.

 

Das Forscherteam um Einhäuser-Treyer forderte zunächst sechs gesunde Probanden in je 30 unterschiedlichen Frageszenarien auf, ein mathematisches Problem nur dann zu lösen, wenn die richtige Antwort auf eine ja/nein-Frage auf dem Bildschirm erschien. Die mentale Anstrengung, die die Rechenaufgabe hervorrief, verursachte automatisch eine Pupillenvergrößerung. Diese konnten die Wissenschaftler mittels einer Kamera messen und in eine korrekte Antwort auf Fragen wie „Sind Sie 20 Jahre alt?“ übersetzen. Dabei spielte es keine Rolle, ob das richtige Ergebnis errechnet wurde. Sinn der Mathe-Aufgabe war es lediglich, aktiven Einfluss auf ihre geistige Anstrengung und somit auf ihre Pupillenveränderung zu nehmen.

 

Als nächstes testeten die Wissenschaftler den Pupillenreaktionsalgorithmus an sieben Probanden mit Locked-in-Syndrom nach einem Hirninfarkt und konnten bei einer Vielzahl von Fällen anhand der Pupillenreaktionen eine Antwort erkennen. Des Weiteren konnte sie mit dem Verfahren sogar bei einem Patienten in minimalem Bewusstseinszustand (minimal conscious state), der zu keiner offensichtlichen Kommunikation fähig war, zeigen, dass er die Aufgaben zu lösen versuchte. „Es hat uns beeindruckt, dass unsere Methode bei gesunden Probanden fast perfekt funktionierte und dann direkt auf hirngeschädigte Patienten übertragen werden konnte, ohne dass diese Training benötigten oder wir die Parameter anpassen mussten“, erklärte Einhäuser-Treyer.

 

Zwar benötige die Methode im Hinblick auf Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit noch Nachbesserungen, dennoch äußerte sich der Neurophysiker zuversichtlich, dass diese technischen Hürden leicht genommen werden könnten. „Die Messungen der Pupillenveränderungen können bereits einen wichtigen Beitrag zum Kommunikationsvermögen von Patienten leisten, die keine andere Option haben“, betonte er. Andere Methoden, die direkte Kommunikation durch Gehirnaktivität anstreben (sogenannte Brain-Computer-Interfaces, BCIs) wie die Elektroenzephalografie (EEG), welche die elektrische Aktivität des Gehirns durch Aufzeichnung der Spannungsschwankungen an der Kopfoberfläche misst, seien in der Anwendung komplizierter. Die in Marburg entwickelte Methode sei einfach einzusetzen und benötige keine kostenintensive Spezialausrüstung, sondern lediglich Kamera und Laptop.

 

Das neue Verfahren wird vermutlich nicht nur den Patienten und Patientinnen die Kommunikation erleichtern, deren Bewegungsfähigkeit stark beeinträchtigt ist. Es kann möglicherweise auch dazu beitragen, den Zustand von Patienten zu erfassen, deren Bewusstseinsgrad unbekannt ist, meint das Wissenschaftlerteam, dem Forscher von der Philipps-Universität Marburg, der Universitätsklinik Lüttich, dem Allen Institut in Seattle, der Universität Melbourne sowie dem Bielefelder Zentrum für interdisziplinäre Forschung angehören.