Mikroprotesen überbrücken ausgefallene Nervenfunktionen

Donnerstag, 11. März 2010 verfasst von admin

Neuroprotesen: Mikroprotesen überbrücken ausgefallene Nervenfunktionen und helfen bei degenerativen Gehirnerkrankungen.

Die Neuroprothetik gehört zu den faszinierendsten Entwicklungen der modernen Medizintechnik. Experten rechnen in Zukunft mit den vielfältigsten Einsatzgebieten, die sich vom "künstlichen Sehen" bis hin zur gezielten Behandlung der Parkinsonschen Krankheit erstrecken. Das Ausloten technisch möglicher Gehirn-Maschine-Schnittstellen aber wirft auch ethische Fragen auf.

Zu den wichtigsten Funktionen der Neuroprothesen gehört auch die gezielte Stimulation eingeschränkter oder verloren gegangener Funktionen. Am weitesten verbreitet: der Herzschrittmacher. Mit weltweit etwa 1 Mio. Implantationen pro Jahr ist er Standard in der Gesundheitsversorgung. Einen ganz neuen Zweig der Schrittmachertherapie bildet die "kardiale Resynchronisationstherapie (CRT)". War bislang die Stimulation auf den rechten Teil des Herzens beschränkt, so werden jetzt auch die linken Kammern als Therapieziel entdeckt. Ursache hierfür sind Erkrankungen, bei denen die Reizleitung von der rechten zur linken Herzhälfte unterbrochen ist. Dramatische Folge: irreversible Kammerschäden.

Die Wiederherstellung des Sehvermögens nach einer Erblindung stellt für die Neuroprothetik eine besondere Herausforderung dar. Im Vordergrund steht die Entwicklung von Sehprothesen für Patienten mit Retinitis pigmentosa, einer erblich erworbenen Krankheit, bei der die Sinneszellen in der Netzhaut degenerieren und bei der sich sukzessive das Gesichtsfeld bis zur völligen Erblindung verkleinert. Hoffmann zufolge bestehen die Sehprothesen aus einem Mikrophotodiodenarray, welches das auf die Netzhaut einfallende Licht erfasst und über Elektroden durch Stimulationsimpulse an diesen Stellen der Nervenzellen technisch erregt. Die bisherigen Erfolge geben zu gedämpftem Optimismus Anlass. So wurden bei freiwilligen Probanden mit einem 25-Kanal-Array Sehwahrnehmungen erzielt, bei denen die Probanden die Orientierung einfacher Muster in einem Testfeld wiedergaben.

"Ein weiteres Anwendungsgebiet der Neuroprothetik ist die Parkinsonsche Krankheit", erläutert Hoffmann. Hier könnten durch gepulsten elektrischen Strom die krankhaft überaktiven Kernregionen im Gehirn gehemmt und die Symptome gelindert werden. Diese Therapie kommt zunächst nur für Patienten in Betracht, die medikamentös nicht ausreichend therapiert werden können. In ähnlicher Weise wird versucht, die Methode auch zur Behandlung der Epilepsie einzusetzen.
Wenn körpereigene Schaltstellen krankheits- oder unfallbedingt nicht mehr funktionieren, ersetzen elektronische Implantate defekte Nerven. Was wie ein Traum klingt, könnte bald Realität werden, so das Ergebnis einer aktuellen Studie des VDE zur Neuroprothetik. Danach befindet sich eine Reihe von utopisch anmutenden Entwicklungen in der Pipeline. Was US-Forschern mit Mikroelektronik machbar erscheint, erläutert Dr. Steffen Rosahl vom Neurozentrum des Universitätsklinikums Freiburg. Im Prinzip könne der Mensch über die Technik seine Sinne erweitern – etwa mit digitalen Linsen, die "die sichtbare Welt um Bilder aus dem Infrarot- und Röntgenbereich ergänzen", sagt er.

Auch die Erweiterung des Hörsinns "in den Ultraschallbereich" liege im Bereich des technisch Machbaren. Implantierbare Gehirnchips, so Rosahl, würden schon bald die Interaktion zwischen Mensch und Computer ermöglichen. Gedanken teilten sich dann direkt dem Rechner mit.
An derartigen Schnittstellen, so Rosahl, seien u.a. die Militärs in den USA interessiert. "Elektronisch ausgerüstete Menschen könnten Daten dann mit viel höheren Raten verarbeiten", prophezeit der Neurowissenschaftler. Wichtig sei deshalb die ethische Diskussion. Ansonsten stehe am Ende der Entwicklung möglicherweise eine Art "Borg". Bei diesem Volk der Science-Fiction-Serie "Star Trek" wurde der freie Wille des einzelnen Individuums gebrochen und durch ein "kollektives Bewusstsein" mit Hilfe von im Gehirn implantierten Nanosonden ersetzt.

Künstliche Hände und Beine, über elektronische Signale gesteuert, Rollstühle und Roboterarme, die sich allein durch Gedanken lenken lassen, und Herzen, die ohne Medikamente mit neuartigen Elektroden wieder im Takt schlagen, sind indes keine Science-Fiction, sondern beinahe Realität.

Die Neuroprothetik basiert auf dem Verfahren, körpereigene Signale in elektronische Signale zu verwandeln und so etwa eine künstliche Hand zu steuern. "Sogar Rückkopplungen sind inzwischen möglich", versichert Prof. Klaus-Peter Hoffmann vom Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT) in St. Ingbert. So könnten die Sensoren einer Handprothese beispielsweise die Temperatur des ergriffenen Gegenstandes an einen im Unterarm implantierten Mikroprozessor und von dort weiter ans Gehirn melden. "Wir wollen die Handprothese sogar mit haptischen Funktionen ausstatten", ergänzt Hoffmann. Am Ende der Entwicklung stehen Prothesen mit Tastsinn.
 

 


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