Der Bionik-Pionier

Der einstige Extremkletterer Hugh Herr hat Prothesen nach dem Vorbild der Natur entwickelt. Dank seiner Forschung soll der Mensch bald über sich hinauswachsen.

Natürliche Beine würde er dankend ablehnen: Hugh Herr beim Besuch in Kloten. Foto: Reto Oeschger

Natürliche Beine würde er dankend ablehnen: Hugh Herr beim Besuch in Kloten. Foto: Reto Oeschger

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Hugh Herr setzt sich und krempelt sorgfältig seine Hosenbeine hoch. Sichtbar wird zunächst ein schwarzer Schaft, der aus den Schuhen ragt. Darüber zeigt sich ein metallenes Schienbein, das unterhalb des Knies in einen weiteren Schaft aus Kohlefaser mündet. «Die Prothesen besitzen den Wert eines sehr schönen Autos», sagt Herr. Der Physiker und Ingenieur vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston (USA) hat die Sprung­gelenksprothesen selbst entwickelt. Wie er sagt, handelt es sich um «bionische Gliedmassen», jeweils bestückt mit drei Minicomputern und zwölf Sensoren für Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft und Temperatur, mit deren Hilfe Steifigkeit, Kraftausübung, Position und Dämpfung des Sprunggelenks angepasst werden.

Der 51-Jährige hat sein Leben nicht nur dem Ziel gewidmet, Behinderung dank Technologie zu eliminieren. Er möchte auch der Evolution auf die Sprünge helfen und den Menschen insgesamt optimieren. «Die heutige Situation, wonach Menschen blind sind und sehen wollen, gelähmt sind und gehen wollen, werden wir dereinst als finsteres Zeitalter betrachten. Wir werden lernen, den Körper nach unseren Vorstellungen zu verbessern.»

Das einstige Kletter-Wunderkind hat seine Unterschenkel bei einer Bergtour verloren. Im ­Alter von 17 Jahren erklomm Herr mit einem Kletterpartner eine Eiswand am Mount Washington in New Hampshire. Als das Wetter umschlug, verloren sie die Orientierung. Tagelang steckten sie im hüft­hohen Schnee fest und trugen schwere Erfrierungen davon. Das war Ende Januar 1982. Mitte März mussten die Ärzte Hugh Herr beide Beine unterhalb der Kniegelenke amputieren. «Die Menschen in meiner Umgebung haben mir suggeriert, dass ich nun ein gebrochener Mensch sei, schwach und behindert», sagt Herr. Diese Sicht der Dinge hat er schnell von sich gewiesen.

Bald kletterte er mit Prothesen besser

Seine ersten Prothesen empfand er als äusserst mangelhaft. Er war geradezu entsetzt über den Stand der Technik. «Für mich war offensichtlich, dass die Technologie defekt ist, nicht ich.» Jedenfalls gab sich der Extremsportler nicht geschlagen. Als ihm an einem Wochenende erlaubt wurde, das Rehazentrum zu verlassen, ging er sogleich mit seinem Bruder Tony klettern. «Die grösste Herausforderung war es, die Kletterwand zu erreichen», sagt Herr. Die Prothesen schmerzten enorm. «Sobald ich in der vertikalen Welt alle viere nutzen konnte, fühlte ich mich zu Hause. Es war herrlich.»

Bald tüftelte er an Prothesen, die besonders gut fürs Klettern geeignet waren. Er gelangte zu unmenschlichen Formen. Wenn es die Kletterroute erforderte, legte er Prothesen an, die ihn drei Meter gross machten oder besonders klein. Andere Prothesen waren für die Klemmtechnik in Rissen optimiert, wieder andere fanden auf winzigen Tritten Halt oder im Eis. «Zwölf Monate nach der Operation kletterte ich auf einem höheren Niveau als zuvor», sagt Herr. «Das war ein Schock für meine Umwelt.»

Trotzdem löste er seine Leidenschaft fürs Klettern bald durch eine andere ab. In seiner Familie arbeiteten fast alle im Bauwesen. Die Vorstellung, mit schmerzenden Prothesen den ganzen Tag auf den Beinen zu sein, war grauenhaft. So studierte Herr Physik, Maschinenbau und Biophysik. «Diese Themen haben mich sofort gefesselt.» Heute ist er Professor für Media Arts and Sciences am MIT und leitet die Forschungsgruppe für Biomecha­tronik. 2004 ernannte das «Time Magazine» das von Herr und seinem Team entwickelte computergesteuerte Knie zu einer der zehn besten Innovationen des Jahres. In dieselbe Liste schaffte es 2007 seine Sprunggelenksprothese. Nun ist er in der Schweiz, um im Rahmen des Cybathlon-Symposiums einen Vortrag zu halten.

«Wir werden Menschen übermenschliche Fähigkeiten verleihen.» Hugh Herr

Viele Jahre hat Herr den Bewegungsablauf des Menschen studiert und in computergesteuerte Prothesen übertragen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Modellen besitzen seine die gleiche Dynamik wie das biologische Pendant. So muss der Patient keine neuen Bewegungsabläufe lernen. «Man stattet ihn mit den Prothesen aus, und er läuft einfach los», sagt Herr. Mittels «personalisierter Bionik» lasse sich über einen Tabletcomputer sogar die individuelle Gangart eines Patienten einstellen. Mittlerweile hat die von ihm 2007 gegründete Firma ­BionX Medical Technology 1500 Menschen mit Sprunggelenksprothesen ausgestattet. Die Hälfte davon sind verwundete Soldaten.

Neben Prothesen hat Herr unter anderem ein Exoskelett entwickelt, das die Gehgeschwindigkeit gesunder Personen erhöht. Das Exoskelett fühle sich an, als hätte man Muskeln, wo vorher keine waren. Oder als betrete man das Förderband am Flughafen. Die sperrigen Exoskelette, wie man sie heute beim Cybathlon im Einsatz sehen könne, meint Herr, seien aber nicht die Zukunft für die Rehabilitation von Querschnittsgelähmten. «Wir werden Exoskelette nutzen, um nicht behinderten Menschen übermenschliche Fähigkeiten zu verleihen», sagt Herr.

Schnittstelle von Mensch und Maschine

Was Querschnittslähmung oder entsprechende Behinderungen betrifft, hat Herr anderes im Sinn. Schliesslich habe ein Gelähmter wunderbare Muskeln. «Nur weiss niemand, wie man diese Muskeln kontrolliert anregen kann», sagt Herr. «Wir untersuchen, wie wir Sensoren in Muskeln einpflanzen und die Muskeln von Minicomputern gesteuert gezielt anregen können.» Letztlich möchte er so die Funktion des ganzen Rückenmarks, das für die Bewegungssteuerung verantwortlich ist, künstlich nachbilden. «Stellen Sie sich eine Zukunft vor, in der man Querschnittsgelähmte nicht in ein Exo­skelett zwängen muss. Auf deren Haut werden nur winzige Geräte zu sehen sein, in denen aneinandergekoppelte Minicomputer, Sensoren und Lichtquellen stecken, welche die Muskeln anregen.»

Die Entwicklung der Schnittstellen, an denen die Impulse von Nervenfasern in elektronische Impulse umgewandelt werden und wieder zurück, ist einer der aktuellen Forschungsschwerpunkte von Herr. Mithilfe solcher Schnittstellen möchte er auch erreichen, dass Menschen die Bewegungen ihrer Prothese künftig spüren können. Nächstes Jahr wird er eine Nervenverbindung zur Prothese an zwei Personen testen. Für ihn ist ein Cyborg nicht nur die Ergänzung von Mensch und Maschine. Für ihn ist es deren Fusion.

Zu seinen künstlichen Gliedern hat Herr ein sehr positives Verhältnis. Monat für Monat würden diese durch Software-Updates optimiert, während sein biologischer Körper degradiere. «Wissenschaft und Technologie werden Behinderungen innerhalb ­dieses Jahrhunderts eliminieren», sagt Herr. «Die meisten Behinderungen werden schon Mitte des Jahrhunderts nicht mehr existieren.»

Was würde er tun, wenn ein magischer Arzt vorbeikäme, der ihm natürliche Beine verleihen könnte? «Ich würde dankend ablehnen.»

(Tages-Anzeiger)

Erstellt: 08.10.2016, 07:16 Uhr

Verschiedene Knieprothesen aus dem MIT-Labor.

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