Die ETH Zürich gehört zu den renommiertesten Universitäten der Welt – Hochschul-Rankings und Studentenvergleiche beweisen das immer wieder. Deshalb lebt und forscht Robert Riener hier seit 15 Jahren. Er startete damals als Assistenzprofessor, leitet mittlerweile eine eigene Forschungsgruppe und tüftelt mit seinem Team unter anderem an Prothesen und Orthesen, die nur mit Gedankenkraft gesteuert werden können. Durch die Organisation des Cybathlon wurde er 2016 weltweit bekannt als einer der führenden Experten auf seinem Gebiet.

Wir treffen Riener in seinem Büro an der ETH Zürich, von wo er fast die ganze Stadt im Blick hat. Es sei mittlerweile wie seine Heimat, sagt der Deutsche, während sein Blick über die Dächer Zürichs streift; dieses Jahr will Riener den Schweizer Pass beantragen. An den Bürowänden hängen Bilder von futuristisch anmutenden Roboteranzügen, die für Bewegungstherapien eingesetzt werden, von Knieprothesen mit Motoren und unzähligen Kabeln, von Exoskeletten, die Treppen hinauffahren. Es sind einige der Forschungsprojekte, an denen Riener und seine Kollegen in der Vergangenheit gearbeitet haben.

Kaufen lassen sich die meisten Geräte noch nicht; das brauche Zeit, sagt der Professor. Und selbst jene Technologien, die jüngst den Sprung vom Labor in die Praxis geschafft haben, sind auch in der Schweiz für viele unerschwinglich: Die besten kommerziell erhältlichen Knieprothesen kosten derzeit bis zu 100 000 Franken – in Afghanistan könnte man dafür Hunderte künstliche Beine herstellen. Die exorbitanten Preise von neuen Geräten seien aber unvermeidbar, erklärt Riener, schliesslich habe man bei Forschungsprojekten hohe Personal- und Entwicklungskosten, aber nur sehr geringe Stückzahlen. Dagegen helfe nur technologischer Fortschritt: «Mit Innovation sorgen wir dafür, dass Geräte, die heute teuer sind, morgen billig werden. Davon können dann vor allem auch Personen in Entwicklungsländern profitieren.»

Passive Prothesen werden aktiv

Riener und sein Team arbeiten mit Patienten, deren körperliche Defizite meist nicht von Anschlägen, sondern von Unfällen stammen, nicht von Schiessereien, sondern von Schlaganfällen. Allerdings sind europäische Kriegsversehrte mitverantwortlich dafür, dass Prothesen heute so weit entwickelt sind. Als nämlich während des Ersten Weltkriegs viele Soldaten ihr Leben und viele weitere ihre Beine und Arme verloren, entstand plötzlich ein dringendes Bedürfnis für Prothesen – und damit auch ein grosser Markt: Forscher entwickelten innerhalb kurzer Zeit neue Lösungen, welche sich dann auch schnell in der Bevölkerung etablierten.

Seither wurden Prothesen nicht nur leichter und belastbarer, sie lassen sich auch viel besser am Stumpf befestigen. Heute existieren Modelle, die dank künstlichen Haaren und Poren täuschend echt wirken – seit Kurzem lassen sich simple Armprothesen gar mit handelsüblichen 3D-Druckern herstellen. Auch amputierte Beine sind heute in vielen Bereichen keine Einschränkung mehr, wie unter anderem der umstrittene Sportler Oscar Pistorius bewies, als er an den Olympischen Spielen 2012 mit zwei Prothesen ganz vorne mitsprintete.

Zukünftig sollen solche passiven Prothesen aktiv werden: In modernen Armprothesen sind bereits heute Motoren eingebaut, die mithilfe von leichten Muskelkontraktionen im Armstumpf bewegt werden können: Wenn im Armstumpf einzelne motorische Nerven noch funktionieren, kann dies zur Steuerung schon ausreichen.

So lassen sich zum Beispiel Gegenstände greifen oder auch Hände schütteln. Mit aktiven Beinprothesen soll man zudem auch bald bergauf gehen können, ohne humpeln oder sich am Geländer abstützen zu müssen, und steuerbare Exoskelette ermöglichen Menschen im Rollstuhl bereits heute, diesen ab und an zu verlassen. «Die grosse Herausforderung bei solchen Geräten ist es, den Bewegungswunsch zuverlässig auf das Gerät zu übertragen», erklärt Riener. Bei Knieprothesen und Exoskeletten sei das sogar noch viel wichtiger als bei einer Armprothese: «Macht eine künstliche Hand einmal nicht, was sie soll, ist das peinlich oder ärgerlich. Passiert dasselbe bei einem Bein, wird es gefährlich.»

Momentan werden aktive Prothesen noch über Joysticks, Steuerknöpfe oder Muskelkontraktionen gesteuert. In Zukunft soll dies aber rein mit Gedankenkraft möglich sein. Diverse Forschungsteams entwickeln derzeit Systeme, mit denen sich Hirnströme auswerten und daraus Bewegungswünsche ableiten lassen. Auch private Unternehmen wie Facebook oder Neurolace, gegründet von Unternehmer Elon Musk, arbeiten an ähnlichen Technologien. «Aber was wirklich hinter den Ankündigungen dieser Firmen steht, das weiss niemand», so Riener. An der ETH Zürich könne man mit Hirnstrommessungen im Labor schon ziemlich genau einzelne Befehle unterscheiden, erklärt der Forscher; ein Einsatz in der Praxis liege aber trotzdem noch in weiter Ferne. Dafür seien die Messungen schlicht noch nicht zuverlässig genug.

Seit er in Zürich anfing, habe er viel dazugelernt, erzählt Riener. Unter anderem, dass es nicht genügt, jemandem, dem ein Bein fehlt, wieder ein Bein zu geben: «Damit Menschen mit Behinderung wieder in die Gesellschaft integriert werden können, brauchen sie eine barrierefreie Umgebung.» Er meint damit neben einem diskriminierungsfreien sozialen Umfeld auch behindertengerechte Gebäude und Transportmittel: «Wenn die Infrastruktur in der Schweiz barrierefrei wäre, dann würde unsere Forschung etwas anders aussehen. Ein körperliches Defizit wird nämlich erst dann zur Behinderung, wenn es eine Person effektiv behindert.»

Die Erwartungen sind hoch

Um physische und psychische Barrieren abzubauen, initiierte der ETH-Professor deshalb den Cybathlon – einen Wettkampf, bei dem behinderte Piloten mithilfe von technischen Hilfsmitteln verschiedene Aufgaben erledigen. Das Turnier wurde erstmals 2016 ausgetragen und wird das nächste Mal 2020 stattfinden, ebenfalls wieder in der Schweiz (siehe Box unten). Über die «Olympiade der Cyborgs» wurde auf der ganzen Welt berichtet. Der Wettkampf soll Forschungsteams einerseits einen zusätzlichen Anreiz bieten und auf diese Weise innovative Entwicklungen vorantreiben. Andererseits soll in der Bevölkerung auch ein breiteres Bewusstsein dafür entstehen, mit welchen Problemen Menschen mit Behinderung im Alltag zu kämpfen haben.

Mit seiner Forschung kommt Robert Riener an die Grenzen dessen, was technologisch machbar und kommerziell umsetzbar ist. Mit seinem Team wird er in Zukunft Tausenden Menschen den Schritt zurück in den Alltag ermöglichen. Und trotzdem ist die Erwartungshaltung noch einiges höher: «Immer wieder erhalte ich E-Mails von Leuten, die gerne schon heute eine Prothese oder ein Exoskelett kaufen würden, welches sich per Gedanken steuern lässt.» Das sei zwar schon die Zukunft, antwortet Riener dann jeweils. Aber bis dahin ist es noch ein langer Weg.