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Spannend und unterhaltsam – der Science meets Business Day 2008-Teil II

Auch die zweite Hälfte des Science meets Business Day 2008 verlief spannend und unterhaltsam. Unter dem Titel: „Gehirn-Computer- Schnittstellen: Gedanken in die Tat umsetzen“ wurde gezeigt, dass Maschinen durch am Gehirn abgeleitete Signale gesteuert werden können und wie moderne Hirnschrittmacher Parkinsonpatienten ein großes Stück Lebensqualität zurück geben.

Prof. Dr. Thomas Stieglitz (Foto: Technologiestiftung BioMed)
Mutig und zukunftsweisend ist auch das gemeinsame Projekt von Dr. Carsten Mehring, Institut für Biologie I und Prof. Dr. Thomas Stieglitz, Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg. Sie arbeiten daran, die Lebensqualität und Handlungsfähigkeit schwerstgelähmter
Menschen zu verbessern. Unter dem Titel: „Gehirn-Computer- Schnittstellen: Gedanken in die Tat umsetzen“ stellten sie ihre Kooperation vor. Weltweit gibt es 1 Million Menschen, die profitieren könnten, wenn das, was sich das Freiburger Team vorgenommen hat, eines Tages wirklich funktionieren würde. Mit Hilfe spezifischer Elektroden wollen die Forscher die Aktivität in den Bereichen des Gehirns bestimmen, in denen Bewegungsabläufe koordiniert werden. Die gewonnen Signale werden über einen Verstärker an einen Computer weitergeleitet. Dort werden sie mit mathematischen Analyseverfahren untersucht, um die Bewegungsabsicht des Patienten zu bestimmen. Bei Affen ist es bereits gelungen an Hand des abgeleiteten Aktivitätsmusters im Gehirn, Bewegungen des Arms vorherzusagen und einen Roboterarm über die gemessene Aktivität im Gehirn zu steuern. In den USA wurde sogar eine Pilotstudie mit vier querschnittsgelähmten Patienten gestartet, die über ihre Gehirnsignale tatsächlich einen Computercurser steuern konnten. „Der prinzipielle Ansatz scheint also zu funktionieren“, sagte Mehring voller Zuversicht.

Bis zum Ziel ist der Weg noch weit

Den Teilnehmern dieser amerikanischen Experimente musste man die Elektrodengitter ins Großhirn implantieren. Das Freiburger Team versucht dagegen, mit einer weit weniger invasiven Methode erfolgreich zu sein. Es arbeitet mit Elektroden, die auf die Gehirnoberfläche aufgelegt werden. Die bisher erzielten Resultate beurteilte Mehring als „aussichtsreich“. Stieglitz, der an der Optimierung derartiger Elektrodengitter arbeitet, bezeichnet seine Arbeit dennoch sehr ehrlich als „technische Herausforderung“. „Wir müssen das richtige Neuron an der richtigen Stelle erwischen, wir brauchen die richtigen Materialien, das System muss extrem klein und gleichzeitig äußerst stabil sein “, unterstrich der Ingenieur. Eine autonome Energieversorgung sollte möglich sein und günstig wäre auch eine drahtlose Verbindung zwischen der Elektrode im Gehirn, dem Rechner und der Prothese. Die bisherigen Ergebnisse machen Mut, da sind sich die Beteiligten einig. Doch bis zum Ziel sei der Weg noch weit.

Elektroden im Gehirn helfen Parkinson-Patienten

Mit Elektroden im Gehirn beschäftigen sich auch Prof. Dr. Guido Nikkhah aus der Stereotaktischen Neurochirurgie am Neurozentrum Freiburg und Andreas Florian von der Medtronic GmbH in Düsseldorf. „Trotz bester medikamentöser Therapie erleben einige Parkinson Patienten viele Schwankungen und enorme Tiefpunkte in ihrem Befinden“, erklärte Nikkhah. Ursache des Morbus Parkinson ist der Abbau bestimmter Nervenzellen im Mittelhirn, die beim gesunden Menschen den Botenstoff Dopamin produzieren. Fehlt Dopamin, kommt es zu den typischen Symptomen der Parkinsonerkrankung wie Zittern, Muskelsteifigkeit oder verlangsamte Bewegungen. Kann man die Krankheit nicht befriedigend behandeln, kommt seit etwas mehr als zehn Jahren die Implantation eines Hirnschrittmachers in Frage. Elektroden für diese Tiefenhirnstimulation stellt heute die Firma Metronic her, deren Geschichte 1949 als Reparaturservice für Medizintechnische Geräte in einer Garage begann. „1958 kam der erste batteriebetriebene Herzschrittmacher“, erinnerte sich Florian. Dann sammelte man Erfahrungen in der Schmerztherapie, die für die Entwicklung des Hirnschrittmachers sehr hilfreich gewesen seien. Schon damals kooperierte das Unternehmen mit der Freiburger Uniklinik, wie beide Referenten hervorhoben.

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Prof. Dr. Guido Nikkhah (Quelle: Technologiestiftung BioMed)

Die Entwicklung geht immer weiter

Weltweit wurde bisher 50 000 Menschen ein Hirnschrittmacher implantiert. „Etwa 800 Menschen werden pro Jahr in Deutschland operiert, zwischen einem und zwei pro Woche in Freiburg“, berichtete Nikkhah. Dabei werden den Erkrankten zwei Elektroden implantiert, eine in die rechte, die zweite in die linke Hälfte des Gehirns. In einem genau definierten Areal hemmen sie mit elektrischen Impulsen überaktive Regionen und ersetzen damit die Leistung, die die Dopamin produzierenden Zellen vor ihrem Niedergang erbracht haben. Über Draht sind die Elektroden mit einem Stimulator verbunden. Allerdings entwickelt Medtronic die Hirnschrittmacher immer weiter. Vor wenigen Wochen erst hat das Freiburger Team ein ganz neues System des Unternehmens implantiert, das die beiden Elektroden unterschiedlich ansteuern und damit bei Bedarf verschieden große Stromfelder schaffen kann.

Am Ende dieses nachmittags verliehen Dr. Bernd Dallmann und Prof. Gunther Neuhaus, Direktor des Zentrums für angewandte Wissenschaften der Universität Freiburg zum dritten Mal den „Preis für hervorragende Leistungen im Fach Biotechnologie" an einen Abiturienten der Merianschule Freiburg.

kb-11.12.2008
Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/pm/spannend-und-unterhaltsam-der-science-meets-business-day-2008-teil-ii