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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Forscher entwickeln erste Hirnprothese |
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| | | Amerikanische Forscher haben die weltweit erste Hirnprothese entwickelt. Ein implantierbarer Silizium-Chip soll als künstlicher Hippocampus die Aufgaben der Gehirnregion übernehmen. In Kürze wollen die Wissenschaftler den Chip an Hirngewebe von Ratten testen. Verlaufen die Versuche erfolgreich, könnte der Chip bereits innerhalb eines halben Jahrs lebenden Ratten zu Testzwecken eingepflanzt werden. |
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Entwickelt wurde der Hirnchip von einem Forscherteam um Theodore Berger von der Universität von Südkalifornien in Los Angeles, wie das Wissenschaftsmagazin "New Scientist" in seiner aktuellen Ausgabe berichtet.
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"The world's first brain prothesis"
Der Artikel "The world's first brain prothesis. A chip has been made that mimics the hippocampus" erscheint in der aktuellen Print-Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "New Scientist", Seiten 4-5, vom 13. März 2003. |
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 "New Scientist" |
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Neue Therapie für Schlaganfall-Patienten? |
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Die Forscher wollen klären, ob man auf diese Weise Menschen helfen kann, die etwa durch Epilepsie, Alzheimer oder einen Schlaganfall Hirnschäden im Bereich des Hippocampus erlitten haben.
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Hippocampus regelt Gefühle und Gedächtnis |
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Der Hippocampus ist ein halbmondförmiger Längswulst des Gehirns und hat zentrale Aufgaben unter anderem bei der Regelung von Gefühlen sowie vermutlich auch für das Langzeitgedächtnis.
Er gehört zu den am gründlichsten untersuchten Hirnregionen. Zudem sei er der geordnetste und strukturierteste Bereich im Gehirn, heißt es im "New Scientist". Wichtig ist demnach auch, dass sich die Funktion des Hippocampus relativ leicht testen lässt.
"Wenn es mit dem Hippocampus nicht geht, funktioniert es mit keinem Bereich", sagte Studienleiter Berger gegenüber der Zeitschrift.
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Hippocampus: Gegliedert in drei Funktionsbereiche
Der Hippocampus bezeichnet die sich nach innen rollenden medialen Ränder der Großhirnrinde bei Säugern. Er besteht aus drei Schichten, einer Zellkörperschicht und zwei Faserschichten, und enthält drei Regionen: den medial gelegenen Gyrus dentatus, eine wulstartige Hirnwindung, das Ammonshorn, das aus vier Bereichen (CA 1-4) besteht und das lateral gelegene Subiculum.
Kurz gesagt, ist der Hippocampus an der Gedächtnisbildung beteiligt, lässt sich aber in drei Funktionsbereiche gliedern: Ablauf von Lernprozessen, Raumkarte der aktuellen Umgebung und Hauptbestandteil des limbischen Systems, als der er an der emotionalen Bewertung von Ereignissen in der Umwelt des Organismus teilhat. Bei Schädigung werden etwa Inhalte aus dem Kurzzeitgedächtnis nicht mehr in das Langzeitgedächtnis übernommen. |
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Mehr zum Hippocampus: Im Netzwerk der Erinnerung |
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Methode: Eine Kopie des Verhaltens |
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Obwohl der Hippocampus so gut untersucht ist, bleibt immer noch völlig unklar, wie er Informationen codiert. Die Forscher kopierten daher einfach das Verhalten der Hirnregion:
Sie stimulierten Scheiben eines Ratten-Hippocampus millionenfach mit elektrischen Impulsen und registrierten die resultierende Antwort des Nervengewebes. Aus diesen Versuchen entstand ein mathematisches Modell, das die Wissenschaftler in einen Silizium-Chip brannten.
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Überbrückung beschädigter Gehirnbereiche |
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Dieser Hippocampus-Chip soll den beschädigten Teil der Hirnregion überbrücken. Er kommuniziert dazu über zwei Sätze von Elektroden - Eingang und Ausgang - mit dem übrigen Nervengewebe.
Auf der einen Seite wird die elektrische Aktivität aufgenommen, die vom Rest des Gehirns eingeht, auf der anderen Seite werden die angemessenen elektrischen Instruktionen zurück an das Gehirn gesendet.
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Vollständige Überbrückung soll möglich sein
Den Hippocampus könne man sich vorstellen als eine Reihe von ähnlichen neuronalen Schaltkreisen, die parallel arbeiten, erklärt Studienleiter Berger. Daher sollte es möglich sein, die beschädigte Region vollständig zu überbrücken. Tatsächlich wird das Implantat wohl auch gesundes Gewebe umgehen, dies sollte das Gedächtnis nach Ansicht des Wissenschaftlers aber nicht beeinflussen. |
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Anwendung beim Menschen mit wenig Änderungen |
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Da der Hippocampus bei den meisten Säugetieren eine ähnliche Struktur habe, könnte die Hirnprothese voraussichtlich mit wenigen Änderungen für Menschen angepasst werden, schreibt der "New Scientist". Menschen würde ein derartiger Chip allerdings eher auf den Schädelknochen als direkt ins Hirn gepflanzt.
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Ethische Fragen bleiben offen |
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Der Hippocampus-Chip wirft allerdings ethische Fragen auf, weil sich durch die Hirnprothese möglicherweise die Persönlichkeit des Empfängers ändern könnte.
Unklar ist beispielsweise auch, wie genau man kontrollieren kann, an was man sich erinnert bzw. was man vergisst. Der Chip könnte dazu führen, dass sich Betroffene an Dinge erinnern, die sie lieber vergessen würden.
Die daraus resultierenden ethischen Konsequenzen wären sehr ernst, meint Ethiker Bernard Williams von der Universität Oxford. "Zu vergessen ist der segensreichste Prozess, den wir besitzen". Er ermöglicht uns den Umgang mit besonders schmerzhaften Situationen.
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Klärung durch Versuche an Affen |
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All diese offenen Fragen sollen später Versuche mit Affen beantworten. Zunächst aber wird der Chip an Hirngewebe von Ratten getestet, danach wollen die Forscher ihn lebenden Ratten einpflanzen.
Die insgesamt fast zehnjährigen Forschungsarbeiten wurden unter anderem von der staatlichen Wissenschaftsstiftung NSF und dem US-Militär unterstützt.
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01.01.2010 |
