Haltbares Kunstauge

Bei vielen erblindeten oder stark sehschwachen Menschen könnten Implantate, die die gesunden Nerven, die mit der Netzhaut verbunden sind, stimulieren, die Sehkraft zumindest teilweise wiederherstellen. Forscher arbeiten seit den Achtzigerjahren an einer solchen Technologie, allerdings mit bislang nur eingeschränktem Erfolg. Eine der Haupthürden ist die Schaffung eines Implantats, das jahrelang im Auge verbleiben kann, ohne dass die Leistung abnimmt oder es zu Entzündungen kommt.

Forscher des "Boston Retinal Implant Project", einem Spin-off von MIT, Harvard Medical School und dem Massachusetts Eye and Ear Informary, das seit 1988 besteht, haben nun technische Komponenten entwickelt, die diese Probleme lösen sollen. Prototypen wurden bereits an Tieren getestet, und die Gruppe plant klinische Studien am Menschen bis 2010.

Bei Netzhaut-Erkrankungen wie der akuten Makuladegeneration oder der Retinopathia pigmentosa arbeiten die das Licht erkennenden Zellen in der Netzhaut nicht mehr richtig, obwohl die Nervenzellen, die die Signale von diesen Zellen an das Gehirn weiterleiten, noch funktionieren. Das Projekt in Boston nutzt ein Array aus Elektroden, um diese Zellen zu stimulieren und ein vereinfachtes visuelles Bild des Gesehenen im Gehirn zu erzeugen. Eine Kamera, die auf einer Brille sitzt, nimmt das Bild auf, das dann über einen schnellen Microcontroller verarbeitet wird. Das Ergebnis wird dann drahtlos an ein Implantat geschickt, das 15 Elektroden im Inneren des Auges aktiviert. Das Implantat erhält auch seinen Strom drahtlos vom Microcontroller. In seiner aktuellen Form kann das Implantat nur ein 15-Pixel-Bild reproduzieren, doch die Forscher arbeiten an einer Version mit 100 Bildpunkten und wollen sich später auf 1000 Bildpunkte steigern.

Das neueste Implantat wurde erfolgreich bei Schweinen getestet, deren Augen von der Größe her vergleichbar mit denen des Menschen sind; Untersuchungen an Patienten stehen noch aus. Das Elektrodenarray allein wurde aber bereits kurze Zeit bei Blinden getestet, die berichteten, dass sie Wolken, rote Punkte und andere Bilder wahrnahmen, wenn die Elektroden Schritt für Schritt aktiviert wurden. "Wir wissen also, dass das Konzept funktioniert, nun müssen wir noch das Gerät gebrauchsfertig bekommen", sagt Shawn Kelly, Gastwissenschaftler am MIT, der an dem Projekt mitarbeitet.

In der alten Form saß das Gerät in einem flexiblen Kunststoffgehäuse, das um das Äußere des Auges befestigt war. Es dauerte allerdings nicht lange, bis der Kunststoff hierbei Wasser absorbierte. Die Elektronik in dem neuen Gerät steckt nun in einem wasserdichten Titangehäuse ähnlich wie dem von Herzschrittmachern. Das neue Gehäuse des Netzhautimplantats ist außerdem das bislang kleinste, das jemals hergestellt wurde, und besitzt eine große Anzahl von Löchern, durch die die Drähte, die mit dem Elektrodenarray, der drahtlosen Stromaufnahmekomponente und der Datenspule verbunden sind, geführt werden können. Das Fräsen eines derart kleinen, komplexen Gehäuses erwies sich als große Herausforderung, sagt Kelly. Doch das neue Gehäuse erlaubt eine leichtere, sicherere Operation, weil es an der Seite des Auges sitzt, weit genug entfernt vom Eintrittspunkt des Elektrodenarrays. Es ist außerdem mechanisch stabiler, so Kelly.

Andere Netzimplantate sitzen vollständig im Auge, was zu Problemen bei der Biokompatibilität führen kann. Das widerspricht dem Hauptziel der Forscher, Implantate zu entwickeln, die jahrelang halten, damit Patienten genügend Zeit dafür haben, lernen zu können, die von den Geräten produzierten Bilder zu verarbeiten.

Ein weiteres Vorhaben der Bostoner Forschungsgruppe, das von John Wyatt, einem Professor für Elektrotechnik am MIT, geleitet wird, arbeitet an Algorithmen, um die Kamerasignale zu einem ordentlichen Bild umzuwandeln, das das Gehirn leichter interpretieren kann. Ein erstes Ziel ist es dabei, Erblindeten die Möglichkeit zu geben, sich ohne Hilfsmittel durch einen Raum zu bewegen – die Software konzentriert sich deshalb zunächst auf die Erkennung einfacher Kanten. Die Forscher arbeiten außerdem an deutlich komplexeren Technologien, mit denen sich Gesichter automatisch erkennen lassen. (bsc)