uni'wissen 02(4)-2011

Netzwerke von Elektroden, die direkt auf der Hirnrinde angebracht werden und damit differen- ziertere Ergebnisse liefern. Die Elektroden der neuronalen Sonden sind in Abständen von etwa einem zwanzigstel Millimeter angebracht, was ungefähr den Abständen zwischen den Nerven- zellen entspricht. Indem sie die elektrischen Ströme von einer Nervenzelle zur anderen regis- trieren, können sie genau „mithören“, was die Neuronen untereinander zu bereden haben. Noch dienen die Sonden vor allem der Grund lagenforschung. Aber sie dürften in nicht allzu ferner Zukunft vielfache Möglichkeiten in der klinischen Anwendung eröffnen. Beispielsweise in einer weiter verfeinerten Tiefenhirnstimulation bei Parkinsonkranken, mit der schon jetzt bei 75.000 Patientinnen und Patienten weltweit erstaunliche therapeutische Erfolge zu vermel- den sind. Einem vierjährigen, 2010 beendeten und von der Europäischen Union geförderten Projekt namens NeuroProbes ist es zu verdanken, dass die Forschung so weit vorangekommen ist. Unter den 14 beteiligten Partnern aus zehn europäi- schen Ländern waren neben Neurowissen- schaftlern und Anwendern aus der Industrie auch Technologieexperten wie die von Oliver Pauls Lehrstuhl. Von 13 Millionen Euro Förder- summe entfielen 2,25 Millionen auf das IMTEK. Patrick Ruther hatte die technologische Koordi- nation übernommen. Das Ziel, mit NeuroProbes die Abhängigkeit von amerikanischen Anbietern zu beenden, wurde nach Einschätzung von Paul klar erreicht. „Wir haben aufgeholt und sie zum Teil sogar überholt.“ 200 Elektroden auf einem Schaft mit einer Breite von nur 0,1 Millimetern zu installieren sei seines Wissens bisher nirgend- wo sonst gelungen. Von Vorteil war, dass das Zum Weiterlesen Seidl, K./Herwik, S./Torfs, T./Neves, H. P./Paul, O./ Ruther, P. (2011): CMOS-Based High-Density Silicon Microprobe Arrays for Electronic Depth Control in Intracortical Neural Recording. In: Journal of Microelectromechanical Systems (im Druck), DOI: 10.1109 /MEMS.2011.2167661. Ruther, P./Herwik, S./Kisban, S./Seidl, K./Paul, O. (2010): Recent Progress in Neural Probes Using Silicon MEMS Technology. In: IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering 5/5, S. 505 – 515. Herwik, S./Kisban, S./Aarts, A./Seidl, K./ Girardeau, G./Benchenane, K./Zugaro, M./ Wiener, S./Paul, O./Neves, H. P./Ruther, P. (2009): Fabrication technology for silicon- based microprobe arrays used in acute and sub-chronic neural recording. In: Journal of Micromechanics and Microengineering 19/7, 074008 (11 Seiten). Elektroden in Aktion: Die Magnetresonanz-Aufnahme zeigt ein Rattenhirn mit implantierten Sonden aus dem Institut für Mikrosys- temtechnik. Die roten Kurven zeigen den zeitlichen Verlauf (in Sekunden) von elektrischen Signalen (in Millivolt), die an verschie- denen Positionen gemessen wurden. Grafik: Universität Cambridge/Holtzman 6 uni'wissen 04 sind jeweils bis zu 200 Elektroden angebracht, die „das ganze Geflüster zwischen den Nerven- zellen detailliert mithören können“, erklärt Paul. „So können wir mehr Signale mit einer einzigen Messung auffangen.“ Über hauchdünne Leiter- bahnen werden sie am Schaft entlang zu kleinen Kontaktpunkten weitergegeben. Von dort gelan- gen sie über hoch flexible, winzige Flachband kabel oder eine drahtlose Verbindung nach au- ßen, wo sie ausgewertet werden. Viel mehr als Rauschen und Murmeln Dass die Schaltzentrale des Körpers, der Sitz der Emotionen und des Geistes, längst keine Terra incognita mehr ist, verdanken die Neuro- wissenschaftler auch externen Messmethoden wie dem Elektroenzephalogramm oder der Magnet resonanztomografie. „Sie bilden vergleichsweise großräumig ab, was innen passiert“, sagt Paul. Ruther vergleicht sie mit einem Mikrofon, das über eine große Menschenmenge gehalten wird. „Da wird ein allgemeines Murmeln und Rauschen zu hören sein, aber keine einzelnen Stimmen.“ Genau denen sind die invasiven Methoden auf der Spur. Die Wissenschaftler verwenden ganze Sondenschäfte2mm