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Neuroprothesen werden kabellos
Wissenschaftler der Brown University haben eine vollständig implantierbare Version einer neuralen Prothese entwickelt, mit der neurale Signale aus dem Gehirn übersetzt werden. Das ultimative Ziel ist es, mit einem solchen Gerät schwer gelähmten Menschen zu ermöglichen, einen Computer oder ein Roboterglied mit ihren Gedanken zu steuern. Ergebnisse aus Vorversuchen an Affen der neuen Version, bei der Daten per Laser durch die Haut übertragen werden, wurden am Sonntag auf der Konferenz der Gesellschaft für Neurowissenschaften in Chicago.
Drahtlose Schnittstelle: Eine vollständig implantierbare neuronale Prothese, die Signale vom Gehirn erfasst und zur Steuerung eines Roboterarms oder Computers verwendet. Bildnachweis: David Borton
Ein ähnliches Gerät namens BrainGate wurde bereits an Menschen getestet, die aufgrund einer Rückenmarksverletzung und eines Schlaganfalls gelähmt sind. Im Jahr 2006 veröffentlichten John Donoghue und Mitarbeiter des Brown and Massachusetts General Hospital in Boston die Ergebnisse einer klinischen Studie mit zwei gelähmten Patienten, denen eine Reihe von Elektroden chirurgisch in das Gehirn implantiert wurde. Das Gerät zeichnete neuronale Signale des motorischen Kortex auf, die dann mithilfe spezieller Algorithmen in die Bewegung eines Computercursors übersetzt wurden – Patienten konnten den Cursor auf einem Bildschirm bewegen, mit einem Roboterarm vorbereitende Bewegungen ausführen und sogar einen Rollstuhl steuern . Wissenschaftler haben seitdem zwei weitere Patienten getestet, von denen einer das Implantat seit fast vier Jahren trägt.
Ein großer Nachteil des am Menschen getesteten Implantats ist jedoch die sperrige Verkabelung, die den Schädel verlässt, die das Infektionsrisiko erhöht und die Mobilität der Patienten behindert. Um eine drahtlose Version zu entwickeln, wandten sich die Wissenschaftler der Technologie der Glasfaserindustrie zu, die Geräte entwickelt hat, um bei geringer Leistung sehr schnell große Mengen an Informationen zu senden. Das auf der Kortikalis implantierte Elektrodenarray ist über einen einzigen Draht mit einem Datenübertragungschip verbunden, der auf dem Schädel implantiert wird. Der Chip verfügt über einen winzigen Laser von der Größe eines Sandkorns, der schnelle Lichtimpulse über die Haut an einen auf der Kopfhaut platzierten Fotodiodenempfänger sendet. Der Empfänger wandelt die Lichtsignale wieder in elektrische um und sendet die Informationen an einen Computer.
Das Gerät verwendet Hochfrequenztechnologie für die Stromversorgung, ähnlich dem System, das zur Stromversorgung von Cochlea-Implantaten und anderen implantierten medizinischen Technologien verwendet wird. Wissenschaftler haben das Gerät vor zwei Monaten zum ersten Mal einem Affen implantiert. Sie prüfen derzeit, wie gut das Implantat neuronale Informationen senden kann, haben jedoch noch nicht die Fähigkeit des Tieres getestet, es zur Steuerung externer Geräte zu verwenden, sagt David Borton , ein Doktorand bei Brown, der die Forschung vorstellte. Borton sagt, es sei schwer vorherzusagen, wie lange es dauern wird, bis der Funkchip am Menschen getestet werden kann.
Inzwischen, Leigh Hochberg , ein Neurologe am Massachusetts General Hospital in Boston, der die klinischen Studien des BrainGate-Geräts überwacht, sagt, sein Team habe die Erlaubnis erhalten, das Gerät bei 15 weiteren Patienten mit Rückenmarksverletzungen, Locked-in-Syndrom, einer bestimmten Art von Hirnstamm, zu implantieren Schlaganfall, der zu schwerer Lähmung, Muskeldystrophie und ALS führt. Hochberg rechnet damit, ein bis zwei Patienten pro Jahr zu implantieren.