Kabelloses Implantat kommuniziert per Lichtpuls direkt mit dem Gehirn

Forschende der Northwestern University haben ein kabelloses Implantat entwickelt, das Informationen mittels Lichtmustern direkt an das Gehirn übermittelt. Das etwa briefmarkengroße Gerät sitzt unter der Kopfhaut direkt auf dem Schädel und ist damit deutlich weniger invasiv als bisherige Sonden, die für eine Verbindung operativ in das Hirngewebe eindringen müssen. Das System nutzt ein flexibles Array aus 64 winzigen Mikro-LEDs, die jeweils nur den Durchmesser eines menschlichen Haares haben. Diese LEDs senden präzise Muster aus rotem Licht durch den Knochen, um gezielt genetisch modifizierte Neuronen in der Hirnrinde zu aktivieren. In Versuchen mit Mäusen lernten die Tiere schnell, diese künstlichen Signale als sinnvolle Informationen zu interpretieren. Sie konnten komplexe Aufgaben lösen und Entscheidungen treffen, ohne dabei auf ihre natürlichen Sinne wie Sehen, Hören oder Tasten angewiesen zu sein.

Die aktuelle Entwicklung baut auf einer Studie aus dem Jahr 2021 auf, bei der das Team um John A. Rogers und Yevgenia Kozorovitskiy bereits ein kabelloses Gerät mit einer einzelnen LED präsentierte. Die neue Version ermöglicht durch die Vielzahl an Lichtquellen eine wesentlich komplexere Kommunikation, da sie die verteilte Aktivität in der Hirnrinde besser nachahmen kann. Da das Implantat batterielos arbeitet und per Funk mit Energie versorgt wird, schränkt es die Bewegungsfreiheit nicht ein und bleibt unter der Haut optisch unauffällig. Langfristig bietet dieser technologische Ansatz vielfältige Möglichkeiten für die Medizin. So könnten Prothesen ein direktes sensorisches Feedback an das Gehirn senden oder künstliche Reize bei Seh- und Hörverlust helfen. Auch eine gezielte Schmerztherapie ohne Medikamente sowie eine effektivere Rehabilitation nach Schlaganfällen liegen im Bereich des Möglichen. Die vollständigen Ergebnisse dieser Forschung wurden im Fachjournal Nature Neuroscience veröffentlicht.