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Ratte und Neuronen.

"Getunte" Ratten können Infrarot fühlen

US-Forscher haben Laborratten mit einem sechsten Sinn ausgestattet: Durch eine Neuroprothese können die Nager infrarotes Licht wahrnehmen. Ihr Gehirn interpretiert es als Tastreiz.

Neuroprothese 13.02.2013

"Interfaces zwischen Gehirn und Maschinen wurden in unserem Forschungsfeld bislang eingesetzt, um körperliche Schäden wie etwa Lähmungen rückgängig zu machen", sagt Eric Thompson vom Duke Center for Neuroengineering in North Carolina. "Das ist die erste Arbeit, die Neuroprothesen für die Erweiterung der Hirnfunktionen einsetzt: Wir haben gesunden Tieren einen zusätzlichen Sinneskanal gegeben."

Er und seine Kollegen haben am Vorderkopf von Ratten einen Infrarotdetektor montiert und dessen elektrische Signale mittels feiner Drähte (Durchmesser: etwa ein Zehntel eines menschlichen Haares) in den Cortex der Versuchstiere weitergeleitet. Und zwar in jene Hirnregion, die normalerweise Tastreize verarbeitet. Wie die Forscher im Fachblatt "Nature Communications" schreiben, scheinen die Ratten das Zusatzfeature tatsächlich für die Orientierung nutzen zu können.

"Auch Radiowellen wären möglich"

Die Studie

"Perceiving invisible light through a somatosensory cortical prosthesis", Nature Communications (doi: 10.1038/ncomms2497).

Der Leiter des Forscherteams, Miguel Nicolelis, betont, dass die Technologie im Prinzip auch bei Menschen funktionieren würde. Und nicht nur in Bezug auf Infrarot: "Wir könnten Geräte bauen, die für alle möglichen Formen physikalischer Energie empfänglich sind. Das könnten magnetische Felder sein, Radiowellen oder Ultraschall. Wir haben uns nur deshalb für Infrarot entschieden, weil es die elektromagnetischen Untersuchungen des Rattenhirns nicht beeinflusst."

Die Forscher um Nicolelis trainierten die Ratten zunächst, auf Lichtsignale zu reagieren. Sofern eine LED-Lampe mit sichtbarem Licht brannte, öffneten die Tiere eine kleine Luke, hinter der sich ein Schälchen Wasser befand. Nach der Implantierung der Neuroprothese ersetzten die Forscher das Signal schrittweise durch Infrarot.

"Hirnregion hat sich geteilt"

Erste Reaktion der Ratten: Sie kratzten sich am Kopf. Das spricht laut den Forschern dafür, dass die Versuchstiere die ungewohnten Reize als Berührung interpretierten. Nach einem Monat hatten sie sich daran gewöhnt – und veränderten ihr Verhalten: Sie suchten aktiv nach dem Infrarotsignal, indem sie ihren Kopf in die Richtung der Lampen drehten und konnten am Schluss nahezu fehlerfrei die Infrarotquelle aufspüren.

Untersuchungen der Hirnaktivität zeigen überdies: Die Zusatzsignale in der Tastregion der Hirnrinde hatten offenbar keine Auswirkung auf den "echten" Tastsinn. "Obwohl die Neuronen gelernt hatten, auf die Signale des Infrarotdetektors zu reagieren, konnten sie nach wie vor Tastreize verarbeiten", sagt Nicolelis. "Es scheint, als hätte sich diese Hirnregion geteilt, um beide Arten von Information zu verwerten."

Nächster Schritt: Roboterweste

Aufgrund der erfolgreichen Versuche denkt Nicolelis bereits an Erweiterungen der Technologie. Möglich wäre etwa die Konstruktion von Roboterwesten, die Menschen mit Informationen über die Außenwelt versorgen. Dieser Ansatz könnte freilich auch Gelähmten zugute kommen.

Das "Walk Again Project", ein von der Duke University geführtes Forschungskonsortium, entwickelt gegenwärtig künstliche Außenskelette mit Hirnsteuerung, um Menschen mit Gehbehinderungen wieder mobil zu machen. Mit Hilfe der Neuroprothese könnten die Patienten nun fühlen, in welcher Position sich ihre Beine befinden.

Robert Czepel, science.ORF.at

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