Standort: science.ORF.at / Meldung: "Nanoimplantat überwacht das Gehirn"

Neuronen im Hirn

Nanoimplantat überwacht das Gehirn

US-Forscher haben ein Nanoimplantat entwickelt, das die Aktivität von Nervennetzen überwacht. In Tierversuchen funktioniert das Gerät bereits, langfristig soll es auch beim Menschen zum Einsatz kommen: etwa als Hirnschrittmacher bei epileptischen Anfällen.

Neurowissenschaft 14.11.2011

Hirn & Herz: Eine Parallele

"In Zukunft werden wir mit diesem Gerät herausfinden, wo epileptische Anfälle im Gehirn beginnen. Und wir werden sie vermutlich auch stoppen können", sagt Brian Litt von der University of Pennsylvania School of Medicine in Philadelphia.

Der Neuroingenieur hat soeben mit 20 weiteren Fachkollegen ein neuartiges Implantat vorgestellt, das neurologische Therapien revolutionieren könnte. Es besteht aus 720 Silizium-Nanotransistoren und 230 Elektroden, die die Aktivität der Nevenzellen im Gehirn aufzeichnen. Litt und Co. haben die biegsame Folie (ihr Durchmesser entspricht etwa dem Viertel eines menschlichen Haares) bereits ins Gehirn von Katzen implantiert und die Ursachen epileptischer Anfälle untersucht.

Neuroimplantat

Travis Ross und Yun Soung Kim, University of Illinois at Urbana-Champaign

Das Neuroimplantat

Dabei fanden sie heraus, dass zwischen dem Gehirn und dem Herzen offenbar eine gewisse Ähnlichkeit besteht. Während eines epileptischen Anfalles breiten sich im Gehirn Wellen in einem Muster aus, das man bisher vom Kammerflimmern - einer ungeordneten Kontraktion des Herzmuskels - kannte. Litt vermutet, dass auch die Therapie ähnlich verlaufen könnte. Schwere Herzrhythmusstörungen werden, wie Litt erzählt, mitunter durch feine Gewebeschnitte behandelt. Sie sollen die weitere Ausbreitung der ungeordneten Wellen verhindern.

Ähnliche Interventionen könnte man laut Litt auch im Gehirn setzen, allerdings nicht mechanisch, sondern elektrisch. Würde man die Nanofolie, bisher ein passives Lesegerät, mit elektrischen Impulsen ausstatten, könnte sie auch aktiv in das Konzert der Neuronen eingreifen - und aus dem Takt ausbrechende Nervenzellen wieder in den richtigen Rhythmus bringen.

Neues Werkzeug für die Forschung

Gegenwärtig sind mehr als 20 Medikamente zur Behandlung von Epilepsie auf dem Markt, aber sie können nicht immer Anfälle unterdrücken. Operationen sind in diesem Fall die Ultima Ratio.

Wie Litt in seiner Studie schreibt, könne die biegsame Nanofolie nicht nur auf der Oberfläche der Großhirnrinde platziert werden, sie eigne sich auch für den Einsatz in tiefer liegenden Regionen des Gehirns. Sie könne aufgrund ihrer Flexibilität und Faltbarkeit auch durch kleine Löcher in den Schädel eingebracht werden - ein Fortschritt gegenüber den relativ rohen Eingriffen mit starren Implanteten.

Und nicht zuletzt werde auch die Grundlagenforschung von der Erfindung profitieren: „Wir können auch gesunde Neuronennetzwerke bei ihrer Arbeit beobachten“, sagt Litt. "Das wird unser Verständnis vieler Hirnfunktionen verändern - etwa des Sehens, Hörens und der Gedächtnisbildung."

science.ORF.at

Mehr zu diesem Thema: