Elektronische Dura passt sich Bewegungen des Rückenmarks an

Lausanne – Der Dauereinsatz von Gehirn-Computer-Schnittstellen scheitert meistens an der fehlenden Flexibilität und Dehnbarkeit der elektronischen Bauteile, die sich nicht den Bewegungen des menschlichen Körpers anpassen können. Eine in Science (2015; 347: 159-163) vorgestellte „E-Dura“ scheint diese Probleme überwunden zu haben. In einem Tierexperiment verhalf sie querschnittgelähmten Ratten zu einer gewissen Beweglichkeit.

Im September hatte ein Team um Grégoire Courtine von der Eidgenössischen Tech­nischen Hochschule Lausanne ein epidurales Implantat vorgestellt, das in Zukunft Patienten mit einer Querschnittlähmung einen Teil ihrer verloren gegangenen Beweg­lichkeit zurückgeben könnte. Die Neuroprothese enthält mehrere Elektroden und ein Flüssigkeitsreservoir, über das der Neurotransmitter Serotonin an das Rückenmark abgegeben wird.

Das in Science Translational Medicine (2014; 6: 255ra133) vorgestellte Modell erwies sich jedoch als recht kurzlebig. Die ständigen Bewegungen des Rückenmarks, das in der Liquorscheide hin- und hergleitet, führten schon bald zu Rissen im Implantat. Die For­scher haben deshalb zusammen mit Wissenschaftlern der Harvard Universität in Boston nach einem flexiblen Material gesucht, das den Bewegungen des Rückenkmarks folgen kann. Diese Aufgabe ist deshalb schwierig, weil Elektroden normalerweise aus einem spröden Material bestehen, das leicht einreißt und dann keine Signale mehr weiterleitet.

Dieses Problem wurde durch ein neuartiges Biomaterial gelöst. Seine flächige Basis besteht aus einem transparenten Silikonband. Auf ihm sind elektrische Leitungen aus Gold angebracht. Feine Risse in dem Edelmetall sorgen dafür, dass die Leiter den Bewegungen der Grundlage folgen können, ohne dass die elektrischen Impulse unterbrochen werden. Die Elektroden bestehen aus einer Platin-Silikon-Mischung, die eine Übermittlung der Signale auf das Rückenmark gewährleistet. Das Flüssigkeits­reservoir besteht ebenfalls aus flexiblen und dehnbaren Materialien.

Die ersten Experimente mit der neuen „E-Dura“ zeigen, dass das Implantat, das unter­halb der harten Hirnhaut platziert wird, den Erfordernissen im normalen Bewe­gungs­ablauf gerecht wird. Die querschnittgelähmten Versuchstiere waren auch nach fünf Wochen noch in der Lage, auf den Hinterpfoten zu marschieren (während sie in einer Hängevorrichtung aufrecht gehalten wurden).

Das Material wurde bisher nur für die epidurale Neuroprothese verwendet. Es würde sich nach Einschätzung der Forscher aber auch für andere Einsatzgebiete eignen, beispiels­weise für Neuroimplantate, die zur Behandlung von Epilepsie, Morbus Parkinson oder chronischen Schmerzen eingesetzt werden.

rme