Neuroimplantate, pharmakologisches Menschendesign und Elitenzucht?

Die Welt im Jahr 2070 - Teil 1

Die Cyborgs sind schon lange unter uns. Klinisch eingesetzte Implantate und künstliche Organe gehören zum Alltag der Krankenhäuser in den Industrienationen. Angefangen bei Linsen und Zähnen, zieht sich die Reihe über Knochenimplantate, künstliche Hüften, Gelenke, Sehnen und Brusteinsätze bis hin zu Membranen und Herzklappen. Dazu kommen in den letzten Jahren Methoden, die über Elektro-Stimulation und eingebaute Chips mehr oder minder direkt mit dem Gehirn Kontakt aufnehmen. Während die Ärzte forschen und operieren, diskutiert die techno-affine Öffentlichkeit die Phänomene dieser invasiven Technik unter Begriffen wie "Brain Computer Interface" oder Mensch-Maschine-Schnittstellen.

Die Grenzen zwischen Kurieren, Modulieren und Manipulieren sind schwammig geworden. Werden lebensverlängernde Maßnahmen selbst dann angewandt, wenn der Nutzen für den Patienten fragwürdig ist? Wandern diese Techniken bereits in die Körper gesunder Menschen, z.B. Soldaten, die für den Kampf optimiert werden sollen? Tatsächlich gibt es bereits jetzt Forscher, die im Selbstversuch Nerven mit elektronischen Implantaten verbinden. Im kommenden Zeitalter der Prävention wird die Grenze noch schwieriger zu ziehen sein. Die Akteure im Gesundheitssystem plädieren für präventive Maßnahmen, um die Gesellschaft erst gar nicht krank werden zu lassen. Dies könnte die Tendenz fördern, frühzeitig Implantate einzusetzen oder gar Organe auszutauschen, um erst gar nicht mir einem geschwächten Organismus arbeiten zu müssen. Vorbild ist der pharmakologische Sektor: Ernährung ist heute keine Sache der Nährstoffversorgung mehr, sondern soll der Prophylaxe dienen, beispielsweise zum Schutz vor der nächsten Erkältung oder vor Demenzerkrankungen. Die Einen essen schon morgens Vitaminpillen, die Anderen futtern Fischölkapseln. Alle Beteiligten sind sich sicher, dass der Aufschwung, den der Sektor der Nahrungsergänzungsmittel in den letzten Jahren erfahren hat, anhalten wird.

Addiert man Neuroimplantate, Organzucht und Chemisierung der Gesellschaft, liegt die Vision von ganzen Gesellschaftsgruppen nahe, die optimiert durchs Leben rennen. Aber was ist zeitabhängige Mode, was hängt sich fest? Haben sich Schönheit-OPs in den reichen Ländern heute tatsächlich auf breiter Basis durchgesetzt? Die Zahlen sprechen dafür. Wird das noch mehr werden? Meine Frau sagt: "Wenn die Welt so bleibt, wie sie ist, ja. Aber es kann ja auch alles anders kommen und dann sind wir froh, wenn es noch eine Tetanus-Impfung gibt."

Seit Mitte des 20. Jahrhunderts führen Individualisierung und ungebändigte Marktkräfte zu dem Phänomen, dass die Optimierung der Körper- und Geisteskräfte weit über die Heilung von Krankheit hinauswächst. Mehr noch, die Selbstgestaltung ist aus mehreren, nachfolgend zu klärenden Gründen ein Gesellschaftsprogramm geworden. Und 2070? Wird die Technik den Körper kolonialisieren? Werden Implantate im Gehirn einen neuen Menschentypus schaffen? Werden ausgefallene Psychopharmaka eine chemisch optimierte Klasse formen? Es kommt darauf an, soll zunächst die ausweichende Antwort lauten.

Hören...

Was leistet die Implantat- und Neuro-Prothesentechnik heute bereits? Zur Zeit tragen über 300.000 Menschen weltweit ein Implantat in ihrer Innenohrschnecke (Cochlea), in denen ein kleines Mikrophon den Schall aufnimmt und in elektronische Stimulationssignale umwandelt, die dann mittels Elektroden an den Hörnerv übertragen werden. Dieser muss also intakt sein, um eine Implantat einsetzen zu können. In Deutschland werden jährlich an die 1000 Cochlea-Implantate eingesetzt. Die Methode gilt als sicher.

Die neuronale Plastizität, also die Fähigkeit von Hirnarealen, sich in Abhängigkeit von der Verwendung in ihren Eigenschaften zu verändern, gibt den Apologeten der Überwindung des schlicht-simplen Menschen Aufschwung. Der Psychologe Donald Hebb formulierte 1949 die Lernregeln: Je häufiger Neuron A gleichzeitig mit Neuron B aktiv ist, umso bevorzugter werden die beiden Neuronen aufeinander reagieren. Später wurde das verkürzt als "what fires together, wires together" populär. Dass dies auf hardwarevermittelte Signale übertragbar ist zeigen Versuche mit Trägern von Cochlear-Implantaten. Gerade das Hirn von jüngeren Patienten ist fähig, die ungewohnten Signale des Implantats an das neuronale Netzwerk anzupassen. Wie stehen nun die Chancen, das Hörvermögen über das natürliche Maß hinaus zu steigern? Steffen Rosahl, Professor für Neurochirurgie in Erfurt, ist sich sicher: ?Das ist eigentlich keine Frage der Technik mehr, sondern eher eine Frage der Intention ? des Einzelnen und der Gesellschaft. Will man wirklich ein mit dem Risiko einer Operation in den eigenen Körper eingebrachtes Implantat, mit dem man Ultraschall hören kann oder tut es nicht auch ein Ohrhörer gekoppelt mit einem in der Brusttasche zu tragenden Schallwandler, den man bei Bedarf trägt und dann wieder in die Schublade legt? Oder meinen wir sogar generell, dass unsere Spezies Homo sapiens sich jederzeit im Dunkeln so zielgenau bewegen kann, wie Fledermäuse? Dann müsste man in der Tat darüber ernsthaft nachdenken. Die Diskussion würde dann auch mögliche genetische Manipulationen mit einzuschließen haben.?

... und Sehen

Bei aktuellen Netzhaut-Implantaten kommt ein 3x3 Millimeter großer Chip zum Einsatz, der subretinal, also unter die Netzhaut eingepflanzt wird und das auf ihn treffenden Licht in Nervenimpulse umwandelt. Subretinale Implantate nutzen die informationsverarbeitende Funktion des noch intakten Teils der Netzhaut. Für Implantate, die auf die Netzhaut gesetzt werden, wird dagegen eine Kamera benötigt, die das Bild aufzeichnet und die elektrischen Signale zum Implantat weiterleitet.

Eine weitere Methode: Sogenannte "kortikale Sehimplantate" verbinden die Elektronik der Sehhilfe direkt mit der Großhrinrinde, dem sogenannten Kortex. Diese sind heute bereits in der Lage, einem total erblindeten Patienten zumindest eine grobe Orientierung zu ermöglichen. Umrisse von Gegenständen sind für ihn oder sie erkennbar.

Zukünftig wird es sicher gelingen, die Leistung der Implantate zu verbessern. Ob es dabei möglich sein wird Sensoren zu verwenden, die das Lichtwahrnehmungsspektrum der normalen Netzhaut erweitern, ist unsicher. Denkbar wäre etwa die Ausdehnung auf den Infrarotbereich, wobei unklar ist, ob das Gehirn mit den Informationen aus den Sensoren überhaupt etwas anfangen kann. Klapperschlangen beispielsweise "sehen" Infrarotstrahlung über ein spezielles Organ mit Thermorezeptoren.

Dies verweist auf das Phänomen des Naturvorsprungs. Prothetik ist in gewisser Hinsicht ein Hinterherhinken, eine (meist schlechte) Kopie von etwas, was die Evolution hervorgebracht hat. Zugleich aber versprechen sie die Überwindung der Schwächen des naturgegebenen Markenartikels. Die Spannung liegt in der Gleichzeitigkeit von Aufholjagd und Transzendierung der natürlichen Schranken.

Das Tor aufstoßen

Seit Mitte der 90er Jahre implantieren Forscher Chips in Affenhirne, um diesen beizubringen, nur mittels der Kraft ihrer Gedanken einen Cursor auf einem Bildschirm zu bewegen. Das eigentlich Überraschende war, dass die Signale von nur sieben bis 30 Neuronen ausreichten, um die gedachte Bewegung der Affenhand auszulesen und auf dem Bildschirm nachzuvollziehen. Die Affen von Andrew Schwarz von der Universität von Pittsburg in North Carolina, USA, schafften es Anfang des neuen Jahrhunderts einen in der Nähe aufgebauten künstlichen Arm mit Gedankenkraft zu bewegen, um sich selbst mit Obst zu füttern.

Eine Firma mit dem bezeichnenden Namen CyberKinetics stellt seit einigen Jahren einen 16 Quadratmillimeter großen Chip her, Markenname BrainGate, der bereits in menschlichen Hirnen zum Einsatz gekommen ist. Von 2004 bis 2005 trug ihn der querschnittgelähmte Matthew Nagle, exakt 1,5 Millimeter versenkt in der für motorische Bewegungen zuständigen Großhirnrinde. Sehr genau beobachtet von der DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), dem Forschungs- und Entwicklungsarm des amerikanischen Verteidigungsministeriums, die in Programmen wie "Enhanced Human Performance" an dem Einsatz dieser Techniken in Soldaten forscht. Nagle wurde zum Medienstar, weil er es schaffte nach nur wenigen Tagen mit einem Cursor E-Mails abzurufen und testweise eine Handprothese zu bewegen. Bei näherer Betrachtung kam es aber zu Aussetzern der Fähigkeiten, selbst Training verbesserte sich dies nicht. Es wurde Kritik laut, Neuro-Wissenschaftler wie Miguel Nicolelis bemerkten, dass Cursor-Bewegungen dieser Art auch ohne Implantate, alleine durch das Abgreifen der Signale über helmartige EEG-Systeme möglich seien. Tatsächlich ist der Vorteil von Implantaten gegenüber nicht-invasiven Techniken nicht bewiesen. Die Befürworter der Technik weisen darauf hin, dass durch Implantate Strömchen von wenigen, auf Bewegung spezialisierten Hirnzellen abgegriffen werden können. Dadurch sei eine exaktere Steuerung der ?Aktoren?, wie z.B. dem Computercursor oder auch künstlicher Gliedmaßen möglich. Zudem muss der Kontakt der Elektroden bei Helmsystemen jedes Mal mühsam über die Kopfhaut hergestellt werden und hält dann nicht lange vor. Dennoch ? das Risiko einer Operation zur Implantation im Bereich des Gehirns ist ungleich höher.

Tiefenstimulation

Rund 40.000 bewegungsgestörte Patienten weltweit, die meisten davon mit Parkinson ("Schüttellähmung"), setzen bei der Linderung ihrer Symptome auf die elektrische Stimulation ihres Gehirn. Alleine im deutschen Fachklinikum Köln wurden schon über 1000 Parkinsonpatienten mit den sogenannten "Hirnschrittmachern" behandelt. Dabei wird eine Elektrode in das Gehirn eingepflanzt, die Impulse ins Hirngewebe abgibt, welche zitternde Hände und andere Symptome der Schüttellähmung lindern kann. Das Fließen des Stroms kann vom Patienten selbst auch abgestellt werden. Die Methode hilft und wird neuerdings mit Erfolg auch bei Menschen mit Zwangsneurosen und schwer depressiven Patienten angewandt. Es gibt Hinweise darauf, dass bei depressiven wie Parkinsonpatienten die Placebosensibilität hoch ist. Wie bei anderen hirninvasiven Verfahren sind Placebo-Untersuchungen allerdings schwer, da Schein-Operationen umstritten sind. Die Hemmschwelle trotz des operativen Eingriffs und der (geringen) Infektionsgefahren Hirn-Implantate einzusetzen, da sind sich die Experten weitgehend einig, ist über die Jahre gesunken. Es kann davon ausgegangen werden, dass zukünftig auch leichtere Formen psychischer Erkrankungen mit Implantaten behandelt werden.

Enhancement

Sinkt damit auch die Hemmschwelle für leistungssteigernde, nicht therapeutische Implantate, z.B. für die Steigerung der Gedächtnisleistung? Das ist neben dem Hör- und Sehvermögen ein seit Jahrzehnten diskutiertes Thema. Hierbei würde eine elektronische Schnittstelle für eine Erhöhte der Merkfähigkeit und Konzentration bei gesunden Menschen genutzt. In der Wissenschaft wird dies unter dem Begriff des "Enhancement" diskutiert, also der Steigerung und Verbesserung gegebener Fähigkeiten des menschlichen Körpers und Geistes.

Eine oder mehrere in das Hirn eingesetzte Interfaces würden dann entweder mit einem leistungsfähigen Chip innerhalb des Gehirns oder einem Computer außerhalb verbunden und die kognitiven Fähigkeiten potenzieren. Die Idee geht über den Zugriff auf alle Einträge von Wikipedia in Hunderstelsekunden hinaus, denn ganze Entscheidungsprozesse könnten so ausgelagert werden. Es steht zu vermuten, dass solche Hirn-Computer-Einheiten von gesunden Menschen genutzt werden, solange die Nebenwirkungen gering und die Einheit jederzeit abschaltbar ist.

Elektrische Reizungen, wie sie bei Hör- und Sehnerven funktionieren, stoßen an der Großhirnrinde an ihre Grenze. Der Kortex bildet die Umwelt nicht nur als passiver Empfänger ab, sondern interpretiert sie in Abhängigkeit anderer Hirnzustände. An dieser Stelle wird das System Hirn enorm komplex.

Höchstwahrscheinlich wird die Forschung bis 2070 die neuronale Informationsverarbeitung zwar nicht bis in die letzten Winkel verstanden haben, gleichwohl könnten Teilauslagerungen zentraler kognitiver Prozesse wie Lernen und Erinnern möglich sein. Unbestritten ist, dass Implantate und künstliche Organe in Zukunft Funktionen noch besser wieder herstellen werden können, die durch eine Erkrankung oder einen Unfall verloren gegangen sind. Es ist aber optimistisch anzunehmen, dass diese Surrogate über das hinausgehen werden, was gesunden Menschen möglich ist.

Gewebe

Ein sich viel versprechender Zweig des Neuro-Enhancements arbeitet mit organischem Zellgewebe. Zunächst wurden in Tierversuchen Implantationen von organischem Nervengewebe durchgeführt. Dabei wurden geschädigte Sektionen eines Gehirns tatsächlich funktional wiederbelebt. Hierfür pflanzten Wissenschaftler unreife Nervenzellen ein, die im Gehirn ausreiften und neue Verbindungen eingingen. Bislang ist dies nur in kleinen Einheiten möglich, es ist noch nicht gelungen, größere Sektionen oder gar ganze Hirnareale zu ersetzen, die verletzungsbedingt ausgefallen waren. Mit steigender Anzahl von Nervenzellen wird das System bisher zu komplex, als dass Sektionen wie Module ausgetauscht werden könnten.

Die Tragweite solcher Forschung muss klar sein: Das Material für die Operationen, die unreifen Nervenzellen, lässt sich bislang entweder aus abgetriebenen, menschlichen Embryonen gewinnen oder aber indirekt durch die Vermehrung von menschlichen Stammzellen. Zukünftig wird die Gewinnung von neuronalem Gewebe primär durch die Kultivierung ausgewachsener Stammzellen gewährleistet werden. Denn in diesem Fall kann der Patient sein eigener Nervenzellspender sein. Abstoßungsreaktionen, wie ansonsten bei Fremdgewebe möglich, wären dann so gut wie ausgeschlossen.

Ein drittes Verfahren bedient sich der Gene. Dabei wird eine Kopie des als therapeutisch wertvoll erachteten Gens in die DNS von Hirnzellen eingeschleust. Dieser Gentransfer geschieht nicht durch eine Spritze, sondern man bedient sich eines Virus als Genfähre. Dieser Virus infiziert die Zielzelle und überträgt dabei das neue Gen.

Nach den Tierversuchen wurde es vor ein paar Jahren ernst: Die Neurotransplantation wurden bei Patienten angewandt, die an Parkinson erkrankt waren. Sogenannte Vorläuferzellen, die aus menschlichem fetalem Gewebe isoliert worden waren, wurden eingesetzt. Es gilt als Erfolg, dass diese Neurotransplantation ohne größere Komplikationen blieb. Eine Vergleichsstudie des Neurologen Warren Olanow an Parkinsonpatienten mit und ohne transplantiertem Gewebe zeigte jedoch praktisch keine Unterschiede in den beiden Gruppen, wenn es auch in Einzelfällen eine deutliche Besserung gab. Ob bei Alzheimer, Huntington, Multipler Sklerose oder Epilepsie: Bislang hat es keine Transplantationstechnik organisch-neuralen Gewebes zur anerkannten Therapie geschafft.

Moderne Lebensweise und die Hochleistungsmedizin lassen den Menschen heute so alt werden, dass oft nicht mehr der Körper, sondern das Hirn als limitierendes Organ dasteht. Aus diesem Grund wird das Gehirn zukünftig immer weiter in den Fokus der wissenschaftlichen Aufmerksamkeit geraten. Da die Verpflanzung von organischem Nervengewebe sich als Kandidat für die Heilung neuronaler Krankheiten etabliert hat, ist hier auch mit der Etablierung der umstrittenen Stammzellenforschung zu rechnen.