Suchen

Hirnforschung Verbesserte Elektroden sollen Querschnittslähmung beseitigen

| Redakteur: Franz Graser

Ein Forscherteam der San Diego State University hat Elektroden aus Glaskohlenstoff entwickelt, mit denen Hirnströme abgenommen und an den Körper weitergeleitet werden können. Patienten mit Rückenmarksverletzungen können gelähmte Gliedmaßen so eventuell wieder gebrauchen.

Firmen zum Thema

Die Elektroden aus Glaskohlenstoff zersetzen sich nicht so leicht wie die zuvor benutzten Dünnschicht-Platinelektroden, zudem weisen sie eine bessere Signalqualität auf.
Die Elektroden aus Glaskohlenstoff zersetzen sich nicht so leicht wie die zuvor benutzten Dünnschicht-Platinelektroden, zudem weisen sie eine bessere Signalqualität auf.
(Bild: San Diego State University)

In vielen Fällen liegt in erster Linie ein Übertragungsproblem vor, wenn Patienten aufgrund von Rückenmarksverletzungen gelähmt sind. Das Gehirn ist nach wie vor in der Lage, klare elektrische Impulse auszusenden, und die betroffenen Gliedmaßen könnten diese auch empfangen. Aber aufgrund des verletzten Rückenmarks kommt das Signal nicht am Ziel an.

Das Center for Sensorimotor Neural Engineering (CSNE), eine Kooperation zwischen der San Diego State University, der University of Washington sowie des MIT, arbeitet an einem implantierbaren Chip, der Hirnströme aufnimmt und dann an die Rezeptoren in den gelähmten Gliedmaßen weiterleiten kann. Das verletzte Rückenmark wird somit einfach umgangen.

Eine kritische Verbesserung dieser Technik haben die Forscher jüngst in der Zeitschrift Nature Scientific Reports veröffentlicht. Bisher krankte die Technik nämlich daran, dass das Material für die Hirnelektroden, nämlich Dünnschicht-Platin, im Körper nicht sehr dauerhaft ist. Die dünnen Platinplättchen, die durch die Neurotransmitter im Hirn elektrisch stimuliert werden, zerfallen nämlich mit der Zeit.

Sam Kassegne, stellvertretender Direktor des CSNE und Professor für Maschinenbau an der San Diego State University, entwickelte deshalb mit seinen Forschungskolleginnen und -kollegen eine Elektrode aus Glaskohlenstoff. Dieses Material ist um den Faktor 10 glatter als die bisherigen Platinelektroden und deswegen weit weniger korrosionsanfällig.

Ein weiterer Vorteil, so Kassegne: „Glaskohlenstoff ist eine viel aussichtsreichere Lösung, um die Signale direkt von den Neurotrsnamittern abzunehmen. Das Signal-to-Noise-Verhältnis ist ungefähr doppelt so hoch [als bei anderen Materialien]. Das Signal ist viel klarer und kann viel besser interpretiert werden.“

Diese verbesserten Schnittstellen werden sowohl dazu benutzt, um Signale von der Oberfläche des Gehirns als auch aus dem Hirninneren aufzunehmen. „Wenn man die Signate tiefer aus dem Hirninneren abnimmt, kann man einzelne Neuronen anzapfen“, berichtet die Wissenschaftlerin Elisa Castagnola: „An der Oberfläche kann man die Signalen von Clustern abnehmen. Diese Kombination gibt uns ein besseres Verständnis über die Beschaffenheit der Hirnsignale.“

Mit einer weiteren Anwendung der Technik beschäftigt sich die Doktorandin Mieko Hirabayashi: Sie arbeitet mit Ratten, um herauszufinden, ob eine präzise ausgerichtete elektrische Stimulation dazu beitragen kann, dass neues neuronales Gewebe wächst und das verletzte Rückenmarksgewebe ersetzen kann. Die Elektroden aus Glaskohlenstoff erlauben es ihr, die elektrischen Signale und das Vorhandensein von Neurotransmittern im Rückenmark besser zu erforschen.

Dieser Artikel ist ursprünglich erschienen auf unserem Schwesterportal www.elektronikpraxis.vogel.de.

Lesen Sie auch:

Weitere Forschungsartikel finden Sie in unserem Themenkanal Forschung.

(ID:44540354)