Neurobiologen verknüpfen Nerven mit Computern
Chip steuert Muskeln und Prothesen

Ein texanisches Forscherteam hat erstmals eine stabile Verbindung zwischen Nerven und Halbleitern geschaffen. Der Erfolg nährt die Vision, dass eines Tages ein in den Körper implantierter Chip Prothesen steuern könnte.

DÜSSELDORF. "Den menschlichen Geist mit einer Maschine zu koppeln", darin sieht das renommierte Massachusetts Institute of Technology (MIT) einen der zehn weltverändernden Megatrends. Dann könnten Behinderte eines Tages künstliche Arme, Beine oder Rollstühle nur mit ihren Gedanken steuern. Diesem Fernziel sind Forscher der University of Texas in Austin nun einen Schritt näher gekommen: Ein Team um Christine Schmidt hat ein biologisch verträgliches Polymer entwickelt, das als elektrischer Leiter fungiert und Nervenzellen fest mit Halbleiterbausteinen verbindet.

Winzige - nur drei Nanometer (1 Millionstel Millimeter) kleine - leitende Kristalle aus Cadmiumsulfid stellen das Rohmaterial für die Neuro- Chips dar, auf denen die Neuronen regelrecht anwachsen können. Die feste Verbindung wird durch ein kleines Peptidfragment - eine Art Kleber - ermöglicht. Es dockt an der Außenseite von Nervenzellen an und dient als Strom leitende Brücke zu den Nanokristallen.

Ein erster Neuro-Chip, der auf dieser Basis hergestellt wurde, war jetzt klein und leicht genug, um ihn auf einer Motte zu befestigen. Damit konnten erstmals die Daten der Muskelbewegungen während des Fluges abgegriffen und die komplizierten Flugbewegungen des Insektes aufgezeichnet werden.

Wozu Neuralnetz-Software einmal fähig sein könnte, wurde kürzlich in einem Flugsimulator demonstriert: Der Pilot musste zur Landung seines Jumbo-Jets nicht den Steuerknüppel zur Hand nehmen, sondern ein von der Nasa entwickeltes Armband mit acht Neuro-Elektroden übermittelte die Handbewegungen an den Computer. Eine Software wandelte die Informationen in Steuer-Impulse um.

Bislang sahen die "Stecker zum Gehirn" noch recht konventionell aus: Neurobiologen schoben winzige Elektroden bis in die Nervenbahnen vor, um dort Impulse abzugreifen und damit zu steuern. Das funktionierte meist jedoch nur für kurze Zeit: Abstoßungsreaktionen führten dazu, dass die Zellen keinen Strom mehr lieferten oder Neuronen beschädigt wurden.

Diese Probleme sollen mit einem Biochip, den Forscher der Duke Universität im US-Bundesstaat North Carolina entwickelt haben, künftig nicht mehr auftreten. Den Neurobiologen Miguel Nicolelis und John Chapin ist es gelungen, ein leicht implantierbares Bündel aus 160 Mikroelektroden zu fertigen, das nur so groß ist wie ein Fingernagel. Dieses Array wird mit einem Neurochip gekoppelt, der Daten, die aus elektrischen Impulsen der Nervenzellen generiert werden, drahtlos an einen Computer außerhalb des Körpers überträgt.

Die US-Forscher haben ihren Biochip inzwischen einem Affen eingepflanzt. Die Mikroelektroden wurden dabei in bestimmten Regionen der Hirnrinde platziert. Das Ergebnis war beeindruckend: Mit den empfangenen Nervenimpulsen generierte der Computer Steuersignale, mit der eine künstliche Hand bewegt werden konnte.

Noch sei man jedoch weit davon entfernt, solche "Gehirn-Maschine-Interfaces" am Menschen zu erproben, dämpft Nicolelis die Erwartungen. Auch andere Wissenschaftler weisen in der Januarausgabe des Wissenschaftsmagazin "Spectrum der Wissenschaft" darauf hin, dass bis zu einem Durchbruch für den Menschen noch zahlreiche Hürden zu nehmen sind. So müssten klinische Studien untersuchen, ob ein derartiger medizinischer Eingriff tatsächlich die Lebensqualität verbessert, ohne zusätzliche neurologische Schäden zu verursachen. Darüber hinaus sei nicht sicher, ob besonders dicht gepackte Mikrodrähte-Arrays, funktionieren, ohne beim Menschen Gewebe zu schädigen oder Infektionen zu verursachen.

Serviceangebote
Zur Startseite
-0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%