Hightech-Hirnsensor ist biologisch abbaubar

Ein neuartiger Sensor von Forschern der Seoul National University lässt sich ohne sonderlichen chirurgischen Aufwand und damit schonend für den Patenten im Gehirn platzieren. Der Clou: Das Gadget baut sich mit der Zeit biologisch ab und wird genutzt, um Hirnsignale zu erfassen, bestimmte Regionen zu beeinflussen, Schäden zu reparieren und als Mensch-Maschine-Schnittstelle zu dienen. Damit wird eine direkte Steuerung von elektronischen Geräten mit Hirnströmen möglich.

"Herkömmliche grossflächige Elektroden erfordern eine umfangreiche Schädelentfernung, um sie zu implantieren, was erhebliche Risiken für Komplikationen wie Blutungen, Schwellungen, Austritt von Liquor oder Infektionen mit sich bringen kann", sagt Seung-Kyun Kang, Assistenzprofessor für Material- und Ingenieurswissenschaften.

Die Elektrode, die sein Team entwickelt hat, ähnelt einem winzigen Regenschirm. Er wird mit einer Spritze durch ein winziges Loch in der Schädeldecke eingeführt. Am Ziel angekommen, klappt der schirmartige Sensor auf, sodass er ausreichenden Kontakt zu den Gehirnzellen bekommt. Er besteht zum Teil aus Formgedächtnispolymeren, flexiblen Materialien, die ihre ursprüngliche - aufgeklappte - Form durch die Körperwärme wieder annehmen, nachdem sie zur Implantation zusammengefaltet wurden.

"Die Zeltelektrode kann beispielsweise für die Diagnose von Epilepsie verwendet werden, die eine grossflächige Kartierung zur Lokalisierung der betroffenen Bereiche erfordert", sagt Jae-Young Bae, der bei Kang promoviert hat. "Im Allgemeinen sind bei epileptischen Anfällen komplizierte Netzwerke betroffen, die sich oft tief im Gehirn befinden. Das Einführen von Elektroden in diese tiefen und vielfältigen Regionen, um den Ursprung der Anfälle zu lokalisieren, kann zu erheblichen Schäden führen. Da die Anfälle zudem nicht konstant sind, ist oft eine längere Überwachung erforderlich."

Das geschieht mit implantierten Elektroden, die nach dem Ende des Beobachtungszeitraums chirurgisch entfernt werden müssen, was zu einem erhöhten Risiko des Patienten führt. Die neue Elektrode baut sich dagegen biologisch ab. Die Zeit, in der das geschieht, lässt sich einstellen. Bei einer Mensch-Maschine-Schnittstelle wird sie sehr lang gewählt oder es wird auf den Abbau komplett verzichtet. "Diese können zum Beispiel die motorische Erholung von Schlaganfallpatienten unterstützen und Neuroprothesen oder externe Robotersysteme steuern", so Bae.