Implantat

Ein-/Aus-Schalter: Nerven können gezielt angesteuert werden

Forscher haben ein Laser-Implantat entwickelt, das einzelne Nervenzellen steuert und deren Funktion erkennt. Das Gerät ist weniger als einen Viertelmillimeter klein und einen Zehntelmillimeter hoch.

Bislang kann man nur begrenzt die Funktionsweise des menschlichen Gehirns nachvollziehen. Dabei ist vor allem unklar, welche Regionen des Gehirns welche Nerven ansteuern und warum dies geschieht. Forscher sind der Beantwortung dieser Frage jedoch einen Schritt näher gekommen.

Eine Kooperation von Wissenschaftlern aus Freiburg und Basel hat ein Implantat entwickelt, das erstmals präzise Nervenzellen im Gehirn genetisch verändern und mit Lichtreizen steuern kann. Gleichzeitig wird die Aktivität der Zellen gemessen. Diese drei Funktionen ermöglichen völlig neue Studien zur Funktionsanalyse des menschlichen Gedankenapparats.

Dieses winzige Implantat will die Gehirnfunktionen durch Lichtsignale manipulieren. (Foto: IMTEK / Universität Freiburg)

Dieses winzige Implantat will die Gehirnfunktionen durch Lichtsignale manipulieren. (Foto: IMTEK / Universität Freiburg)

Der Prototyp des Implantats wird von seinen Forschern als Labor auf einem Mikrochip bezeichnet. Versuche an Mäusen haben gezeigt, dass Lichtimpulse auf bestimmte Nerven deren Arbeitsweise beeinträchtigen kann.

Die Forscher bedienen sich daher der Optogenetik: Im Labor werden Mäusen Geninformationen aus bestimmten Algen eingeschleust. Dadurch entstehen Poren in der Zellmembran, die es erlauben, die in der Zelle befindlichen, geladenen Teilchen mit Lichtimpulsen zu steuern. Diese Steuerung geschieht durch das neue Implantat.

Das Gerät ist weniger als einen Viertelmillimeter klein und einen Zehntelmillimeter hoch. Es wurde auf Polymerbasis entwickelt, deren spezielle Kunststoffe mit dem Gehirn interagieren können. Neben der Abgabe von Lichtsignalen kann es bestimmte Substanzen einspritzen und deren Effekte anhand des fließenden Gehirnstromes messen.

In einer zweiten Generation soll das Gerät noch kleiner und effektiver werden. Forscher wollen dann gezielt herausfinden, welche Nervenzellen für welche Hirnaktivitäten verantwortlich sind.

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