Ein chinesisches Forschungsteam hat bahnbrechende flexible Elektroden entwickelt, die eine hochgradige Erfassung neuronaler Signale ermöglichen und sich optimal an die Biomechanik des Gehirns anpassen. Diese innovative Technologie könnte entscheidend für den Fortschritt im Bereich der Gehirn-Computer-Schnittstellen sein.

Der bedeutende Durchbruch in der Forschung, geleitet von Fang Ying am Chinesischen Institut für Hirnforschung in Peking, wurde am 5. Februar in der Fachzeitschrift Nature Electronics veröffentlicht.

Gehirn-Computer-Schnittstellen, kurz BCI, eröffnen direkte Kommunikationsmöglichkeiten zwischen dem menschlichen Gehirn und externen Geräten. Diese Technologie zielt darauf ab, eine tiefere Verbindung zwischen menschlicher Intelligenz und künstlicher Intelligenz zu schaffen.

Besonders herausfordernd ist die langfristige Stabilität bei der Interaktion mit Primatengehirnen, die deutlich größere Pulsationen und intrakranielle Verschiebungen aufweisen als Nagetiergehirne. Dies stellt eine der größten wissenschaftlichen Herausforderungen für die Entwicklung von BCI dar.

Um dieses Problem anzugehen, hat Fang und ihr Team eine neuartige dehnbare Elektrodenarchitektur entwickelt. Herkömmliche lineare Elektroden sind auf Materialdehnung unter Spannung angewiesen, was sie anfällig für Verschiebungen macht. Die neue flexible Elektrode hingegen wandelt Zugstress in Biege- und Drehdeformationen um.

Dank dieser innovativen Konstruktion kann die Elektrode dynamisch den Bewegungen des Gehirns folgen, was eine langfristige Stabilität im Gewebe gewährleistet. Dies könnte einen Durchbruch in der Anwendung invasiver BCI-Technologien darstellen.

Um die langfristige Stabilität und Zuverlässigkeit der Implantation zu testen, führten die Forscher systematische Experimente an Makkaken durch. Die Ergebnisse zeigten vielversprechende stabile Langzeitaufzeichnungen im Gehirn der Tiere.

Besonders bemerkenswert war die Aufzeichnung von Signalen einzelner Neuronen durch ein Implantat mit 256 Kanälen, was eine hochpräzise Dekodierung motorischer Absichten ermöglichte.

Diese Erfolge deuten darauf hin, dass die hohe neuronale Ausbeute über die Zeit die kontinuierliche Erfassung effektiverer Signale ermöglicht, was den Patienten langfristig qualitativ hochwertigere klinische Vorteile bieten könnte.

Die Ergebnisse dieser Studie schaffen eine wichtige technologische Grundlage für die zukünftige Anwendung invasiver Gehirn-Computer-Schnittstellen bei Primaten und in weiterer Folge auch beim Menschen.