Was die Zukunft bringt

Über die Stimulation von Nerven könnten künftige Implantate auch die Funktion von Organen sowie Körperfunktionen willentlich beeinflussbar machen, die normalerweise ohne unser Zutun vom autonomen Nervensystem gesteuert werden – den im ganzen Körper verzweigten Sympathicus- und Parasympathicus- Nervensträngen (Nervus vagus). Am Center for Sensory-Motor Interaction der Universität Aalborg in Dänemark experimentiert man zum Beispiel mit der Stimulation des Vagus- Nervs zur Senkung der Herzfrequenz bei Schweinen, wodurch sich der Blutdruck senken lässt. Damit könnte Patienten geholfen werden, die an einer medikationsresistenten Form von Bluthochdruck leiden.

Neben der bereits etablierten Tiefenhirn- Stimulation bei der Parkinsonschen Krankheit und Epilepsie und der Elektrostimulation des Vagus-Nervs bei Depressionen (siehe Seite 68) soll das Gehirn auch bei weiteren Erkrankungen elektrisch beeinflusst werden. Auf Kongressen diskutiert man sogar über Untersuchungen, auch Geisteskrankheiten mit Hilfe von Implantaten zu behandeln. Solche Anwendungsfelder sind sicher auch kritisch zu betrachten. Andererseits zeigt der Einsatz von Psychopharmaka bei Depressionen, dass die Beeinflussung des Bewusstseins sehr positive Effekte haben kann.

Science-Fiction-Autoren haben bereits viele intelligente Implantate und Prothesen erfunden – man denke nur an den Sechs-Millionen- Dollar-Mann oder die Borg aus „Star Trek“, Hybridwesen aus Mensch und Maschine. Doch auch im realen Leben gehören aktive Prothesen und Implantate zu den technisch spannendsten Systemen in der Medizin und sind im klinischen Alltag fest etabliert. Sie ersetzen Gliedmaßen ebenso wie Sinnesorgane und übernehmen die Stimulierung und Steuerung von Körperfunktionen wie die Aktivität von Herz und Gehirn sowie von Muskeln und von Organen.

Künftig will man an die Fähigkeiten der biologischen Originale noch näher herankommen, wenngleich Verbesserungen über die Möglichkeiten des Körpers hinaus, etwa virtuoses Klavierspielen mit einer künstlichen Hand, vorerst nicht zu erwarten sind. Allerdings werden Handprothesenträger eines Tages wohl nicht mehr nur zielgenau zugreifen können, sondern zusätzlich auch die Oberflächenstruktur oder Temperatur von Gegenständen erfühlen können. Implantate, die nicht mehr nur mit peripheren Nerven im Körper verbunden sind, sondern als Schnittstellen direkt zum Gehirn fungieren, eröffnen weitere Möglichkeiten.

Innovative Prothesen und Implantate könnten zudem bald eine völlig neue Möglichkeit der Energieversorgung nutzen: Statt Batterien, die irgendwann ausgewechselt werden müssen, oder externen Induktionsspulen könnten wiederaufladbare bionische Neurone (Bions) zum Einsatz kommen. Diese Mikroimplantate sollen zum Beispiel bei Blaseninkontinenz in der Nähe von Nerven implantiert werden, die die Funktion des Organs steuern. Dort senden sie elektrische Impulse aus, die die fehlerhaften Nervensignale modulieren und die Blase wieder kontrollierbar machen. Bions sollen auch – in der Nähe von motorischen Nerven implantiert – helfen, vom Gehirn nicht mehr ansprechbare Muskeln wieder steuerbar zu machen – etwa bei Gelähmten. Noch attraktiver wären Implantate, die ihre Energie direkt vom Körper beziehen. Dafür könnten sie zum Beispiel wie bei einer Brennstoffzelle körpereigene Stoffe nutzen. Bislang bleibt der Erfolge bei diesem Ansatz jedoch aus, da sich um das Implantat Bindegewebstaschen bilden, die die Diffusion der erforderlichen Substanzen zum Implantat behindern. In einem weiteren Ansatz würde das Implantat als Thermogenerator Energie aus Temperaturdifferenzen vor und hinter seinem Einbauort gewinnen – etwa ein Grad Unterschied würde dabei schon reichen.

Das Problem ist allerdings, einen konstanten Temperaturgradienten zu finden. Und weil der Marktdruck noch nicht groß genug ist – welcher Hersteller will schließlich Ausfälle in Kauf nehmen, wenn es auch mit Batterien geht? –, liegen entsprechende industrielle Forschungen bis auf Weiteres auf Eis.

Klaus Peter Koch leitet am Fraunhofer- Institut für Biomedizinische Technik in St. Ingbert die Arbeitsgruppe Neuroprothetik (wst)