Ultradünne Elektrode für Hirnschnittstellen
Forscher arbeiten an Kohlenstofffasern, die die Aktivitäten in den Nervenzellen von Versuchstieren aufzeichnen können.
Neurowissenschaftler, die das menschliche Gehirn mit Computerhardware verbinden wollen, haben nicht nur ein biologisches, sondern auch ein materialwissenschaftliches Problem: Welche Art von Elektrode ist filigran genug, damit sie die Nervenzellen nicht beschädigt, gleichzeitig aber ausreichend stabil, um über einen längeren Zeitraum im Denkapparat zu verbleiben?
Ein Forscherteam am Neural Engineering Lab der University of Michigan hat in Zusammenarbeit mit Kollegen an der University of Pittsburgh nun eine mögliche Lösung gefunden, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Ihr sogenanntes Stealthy Neural Interface besteht aus einer einzelnen Kohlenstofffaser, die mit einem speziellen chemischen Überzug versehen ist, der sie an den richtigen Stellen leitfähig, aber gleichzeitig gegenüber den Proteinen im Gehirn unanfällig macht.
Die neue Mikrofaden-Elektrode soll die Signale einzelner Hirnzellen aufzeichnen könne und hat nur einen Durchmesser von sieben Mikrometern. Das wäre die bislang dünnste Hirnschnittstelle, die jemals entwickelt wurde – ungefähr hundertmal dünner als konventionelle Metallelektroden, die derzeit zur Untersuchung der Nervenzellenaktivität bei Versuchstieren eingesetzt werden. "Wir wollten sehen, ob wir die Implantattechnik radikal verändern können", sagt Takashi Kozai von der University of Pittsburgh, erster Autor der Mikrofaden-Studie. "Wir wollten eine Elektrode, die 70 Jahre durchhält."
Langlebige Elektroden sind auch deshalb notwendig, weil sie dabei helfen können, die gesamte Technik zu verbessern. Hirnschnittstellen, von denen es bereits Prototypen gibt, sollen es in wenigen Jahren gelähmten Menschen erlauben, Robotergliedmaßen oder einen Computer nur durch Gedanken zu bedienen. Die Elektroden erfassen dabei die Signale der Nervenzellen, um zu entschlüsseln, was im Gehirn passiert, wenn ein Querschnittsgelähmter beispielsweise daran denkt, seine Arme zu bewegen.
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(bsc)
