Mit einem Mobiltelefon können Wissenschaftler Gehirnzellen steuern

Wissenschaftler aus den USA und Südkorea haben ein Gerät entwickelt, mit dem neuronale Schaltkreise über ein Smartphone-zugängliches Gehirnimplantat gesteuert werden können. Es besteht aus energiesparenden Bluetooth-Medikamentenpatronen und zielt über einen längeren Zeitraum auf interessierende Neuronen ab.

Laut dem Artikel, der in der Fachzeitschrift Nature Biomedical Engineering veröffentlicht wurde, glauben Forscher, dass die Erfindung dazu beitragen kann, den Prozess der Diagnose von Krankheiten, die häufig das Gehirn betreffen, wie Parkinson, Alzheimer und Depression, zu beschleunigen.

"Dieses drahtlose neuronale Gerät ermöglicht eine bisher unerreichte chronische chemische und optische Neuromodulation", sagte der leitende Autor Raza Qazi, Forscher an der Universität von Colorado und am Korea Advanced Institute of Science and Technology.

Für ihn ist dieses neue Gerät viel fortschrittlicher als die konventionellen Methoden der Neurowissenschaftler, bei denen der Patient an sperrige Geräte angeschlossen werden muss und das Gehirngewebe langfristig geschädigt wird.

Wie wurde recherchiert?

Um Medikamente kontinuierlich und kabellos abgeben zu können, mussten Wissenschaftler zunächst herausfinden, wie sie das Verdunsten von Medikamenten verhindern können. Deshalb haben sie ein Gerät mit einer austauschbaren Patrone entwickelt, mit dem sie mehrere Monate lang dieselben Gehirnstromkreise untersuchen können.

Diese Patronen wurden mit einer flexiblen, ultradünnen Sonde, die Mikrofluidikkanäle und kleine LEDs enthielt, zu einem Maushirnimplantat zusammengebaut. Auf diese Weise wurden unbegrenzte Dosen von Medikamenten und Licht garantiert.

Foto: Korea Advanced Institute of Science and Technology / Pressemitteilung

Mithilfe eines Smartphones können Forscher eine beliebige Kombination von Medikamenten und Licht aktivieren, ohne im Labor sein zu müssen. Sie können auch das Verhalten des Tieres nach den von ihnen ergriffenen Maßnahmen überwachen.

Was können wir erwarten?

"Dieses revolutionäre Gerät ist das Ergebnis einer leistungsstarken Mikro- und Nanotechnik", sagte Jae-Woong Jeong, Professor für Elektrotechnik am koreanischen Advanced Institute of Science and Technology. "Wir wollen es weiterentwickeln, um ein Gehirnimplantat für klinische Anwendungen zu entwickeln."

Michael Bruchas, Professor für Anästhesiologie, Schmerzmedizin und Pharmakologie an der University of Washington School of Medicine, glaubt, dass diese Technologie in den nächsten Jahren in vielerlei Hinsicht den Wissenschaftlern helfen wird.

"Es ermöglicht uns, die Grundlagen des Verhaltens neuronaler Schaltkreise zu analysieren und zu verstehen, wie Neuromodulatoren das Verhalten steuern", sagte er. "Wir möchten das Gerät für komplexe pharmakologische Studien einsetzen, die uns bei der Entwicklung neuer Therapien für Schmerzen, Sucht und emotionale Störungen helfen können."