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InAuKa - Entwicklung von neuartigen Multikontakt-Floating-Elektroden für die Neurowissenschaft

Kurzfassung:
Seit November 2013 befasst sich das IMSAS zusammen mit Neurowissenschaftlern und Elektrotechnikern der Universität Bremen mit der Entwicklung einer kortikalen Sehprothese, die Blinden eines Tages helfen sollen, visuelle Eindrücke zu bekommen.

Durch die Entwicklung, Herstellung und in-vivo Tests innovativer ultradünnen Mikroelektroden-Arrays soll verstanden werden, wie elektrische Signale direkt ins Gehirn eingespeist und dort verarbeitet werden. Ein maßgeblicher Fokus ist die Langzeitstabilität der Mikroelektroden-Arrays in wässriger Umgebung und eine drahtlose Gewinnung der Daten aus dem Gehirn mit möglichst hoher örtlichen und zeitlichen Auflösung.

 

Projektbeschreibung:
Im menschlichen Gehirn werden Informationen mit der Hilfe von elektrischen Impulsen übertragen. Auf diese Weise werden Seheindrücke von den Augen zu der Sehrinde des Gehirns gesendet. Hieraus entsteht dann die visuelle Wahrnehmung der Umgebung. Ist die Verarbeitung oder das Weiterleiten dieser Signale durch eine Krankheit gestört, kommt es für die betroffene Person zu Problemen wie Blindheit oder Taubheit. Dadurch wird die Lebensqualität der betroffenen Menschen stark eingeschränkt. Eine direkte elektrische Stimulation der Nervenzellen im Gehirn ist aber extrem schwierig. Ein Hauptproblem ist, eine „naturähnliche“ elektrische Stimulation durchzuführen, die vom Gehirn „verstanden“ wird. Die Nervenzellen müssen also die Informationen so aufnehmen, als wenn es ein Signal wäre, das von echten Hirnzellen erzeugt wurde. Eine weitere große Herausforderung liegt darin, ein Implantat zu bauen, das über viele Jahre sicher die Stimulation des Hirns ermöglichen kann.

Im Rahmen der von der Exzellenzinitiative mit 750.000 Euro geförderten Creative Unit „I-See - Das künstliche Auge: Chronische drahtlose Schnittstellen zum visuellen Kortex“ forschen die Professoren Walter Lang (Institut für Mikrosensoren, -aktoren und -systeme), Andreas Kreiter (Institut für Hirnforschung), Steffen Paul (Institut für Theoretische Elektrotechnik und Mikroelektronik) und Manfred Pawelzik (Institut für theoretische Physik) über drei Jahre hinweg zu den Grundlagen von kortikalen Sehprothesen. Ziel ist es, aus einfachen Lichtpunkten, die durch elektrische Stimulation der Sehrinde erzeugt werden, bei Rhesusaffen eine kontrollierte Sehwahrnehmung zu generieren. Neben diesen Experimenten und dafür notwendigen theoretischen Modellen soll auf der technischen Seite ein kabelloser und unter dem Schädel implantierbarer Stimulator entwickelt werden. Dieser Stimulator wird auch die raum-zeitliche Aktivität an der Oberfläche des Gehirns detailliert messen können. Diese Information über die neuronale Aktivität ist wichtig, um für das Gehirn gut verarbeitbare elektrische Stimulationsmuster zu erzeugen.

 

Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Walter Lang 
IMSAS, NW1, Raum O 2120
Tel: +49 421 218 62602
E-mail: wlangprotect me ?!imsas.uni-bremenprotect me ?!.de

Dr. David Rotermund
Institut für theoretische Physik 
Tel: +49 421 218 62003
E-mail: davrotprotect me ?!neuro.uni-bremenprotect me ?!.de

 


Hompepage der Creative Unit

 

 

Partnerinstitute an der Universität Bremen:

Institut für Hirnforschung, Prof. Kreiter http://www.neuro.uni-bremen.de/

Institut für Theoretische Elektrotechnik und Mikroelektronik, Prof. Steffen Paul http://www.me.item.uni-bremen.de/

Institut für theoretische Physik, Prof. Manfred Pawelzik http://www.neuro.uni-bremen.de/

 

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Aktualisiert von: L. Reichel