BFNT Hybrid Brain

Wie können medizinische Prothesen durch Gedanken gesteuert oder künstliche Sehsysteme in Robotern realisiert werden? Im BMBF-geförderten Bernstein Fokus Freiburg/Tübingen werden Vorgänge im Gehirn entschlüsselt, die es möglich machen, technische Geräte anzusteuern. Auf dieser Basis werden medizinisch-technische Geräte entwickelt und verbessert, die Fehlfunktionen und Ausfälle des Gehirns kompensieren. So könnte beispielsweise Epilepsie- oder Schlaganfallpatienten geholfen werden. Das NMI entwickelt sichere Elektroden und Implantatkomponenten für die langzeitstabile Messung und Stimulation der Gehirnaktivität.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert einen "Bernstein Focus Neurotechnology - Hybrid Brain" in Freiburg und Tübingen als wichtige Initiative zur Entwicklung neuer Technologien zur Behandlung und Rehabilitation von neurologischen Erkrankungen.

Schlaganfall, Hirnverletzungen, Epilepsie, Parkinson und ähnliche neurologische Syndrome beeinträchtigen die Bewegungs- und Kommunikationsfähigkeit der Patienten erheblich. Sie verringern die Lebensqualität und schränken die Teilnahme am täglichen Leben ein. In einem erheblichen Teil der Fälle ist die pharmakologische Behandlung wirkungslos oder unzureichend, um die Symptome zu lindern. Die Neurotechnologie ist ein schnell wachsendes Forschungsgebiet, das es nach unserer Definition versteht, körperliche Funktionen, die durch Erkrankungen des Nervensystems verloren gehen, mit technischen Mitteln zu behandeln, zu ersetzen oder zu unterstützen.

Zu diesem Zweck werden im Gehirn aufgezeichnete elektrische oder chemische Signale zur Steuerung externer oder implantierter Geräte verwendet. Basierend auf der Analyse und Interpretation elektrischer Signale können Computer ohne Tastatur und Maus gesteuert werden. Prothesen könnten konstruiert werden, um die freiwillige Bewegung wiederherzustellen, basierend auf der Aktivität, die über Brain-Machine-Interfaces (BMI) erfasst wird. Ebenso könnten elektrische Reize oder Medikamente nicht nach einem regelmäßigen Zeitplan, sondern je nach dem aus der Hirnaktivität bestimmten Bedarf abgegeben werden, z.B. um bei anstehenden epileptischen Anfällen oder Migräneepisoden zu intervenieren. Solche Geräte könnten die Lebensqualität dieser Patienten deutlich verbessern, ebenso wie Cochlea-Implantate für Gehörlose und Tiefenhirnstimulatoren für einige Patienten mit Parkinson, die bereits im Einsatz sind. Dennoch bedarf es umfangreicher Forschung, um die Erfassung und Interpretation der neuronalen Signale zu verbessern, sie für Langzeitimplantate zu stabilisieren, die Informationsgewinnung zu maximieren und diese zur Steuerung von Geräten zu nutzen. Die Elektroden-Gewebeschnittstellen müssen optimiert werden, um kurz- und langfristige Gewebeschäden zu minimieren, insbesondere wenn sie zur Anwendung elektrischer Reize für definierte Effekte und Wirksamkeit verwendet werden.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert mit 10 Millionen Euro ein Forschungszentrum: den "Bernstein Fokus Neurotechnologie" (BFNT-Freiburg/Tübingen, kurz BFNT-FT) mit dem Titel "Hybrid Brain". Das Zentrum ist eine Initiative von 32 Wissenschaftlern der Universitäten Freiburg und Tübingen, ihrer neurologischen und neurochirurgischen Universitätskliniken, des Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik Tübingen, des Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Instituts Reutlingen (NMI). Darüber hinaus tragen mehrere Industriepartner zum BFNT-FT bei, nämlich Multi Channel Systems, Inomed und das Honda Research Institute.

Quelle: Projekt-Website www.bfnt.uni-freiburg.de