Dr. Carsten Mehring
Leiter der Arbeitsgruppe „Computational Motor Control & Brain-Machine Interfaces“  an der Universität Freiburg

Projektbeschreibung

Beim gesunden Menschen werden willkürliche Bewegungen durch die motorische Großhirnrinde gesteuert: Von dort werden neuronale Impulse über das Rückenmark an die Muskulatur gesendet. Wird dieser Weg jedoch beispielsweise als Folge eines Schlaganfalls unterbrochen, entstehen Lähmungen bis hin zur vollkommenden Unfähigkeit zu willkürlichen Bewegungen, obwohl das Gehirn nach wie vor in der Lage ist, die entsprechenden Steuersignale zu senden. Das interdisziplinäre Freiburger Team um Carsten Mehring (Biophysiker), Jörn Rickert (Neurobiologe) und Tonio Ball (Neuromediziner) hat sich zum Ziel gesetzt, eine computerbasierte motorische Neuroprothese zu entwickeln, mit der die Handlungsfähigkeit von schwerstgelähmten Patienten verbessert werden soll.

Das Prinzip dieses sogenannten Brain-Machine-Interface (BMI) funktioniert wie folgt: Eine Elektrode wird minimalinvasiv auf der Oberfläche des Gehirns implantiert. Sie misst die noch vorhandene neuronale Aktivität und setzt sie in Kontrollsignale um. Über ein komplexes System aus Verstärker, Computer und Software können diese Kontrollsignale wiederum für die Steuerung von Computern oder künstlichen Gliedmaßen genutzt werden. Denkbar ist auch, die Muskulatur der gelähmten Körperteile über Muskelstimulationen direkt anzusteuern. Die Freiburger Wissenschaftler vom BMBF-geförderten Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience, der Neurobiologie, dem Universitätsklinikum und dem Institut für Mikrosystemtechnik verfolgen dabei einen Brain-Machine-Interface-Ansatz, der möglichst wenig neuronales Gewebe durch die Neuroprothese zerstört – ein Proof of Principle konnte in den vergangenen Jahren durch die Forschung an der Freiburger Universität bereits erbracht werden. Mithilfe der Förderung will das Team um Carsten Mehring die neuroprothetische Forschung ausbauen. Langfristig ist geplant, die Neuroprothesen in enger Kooperation mit den beteiligten akademischen, technischen und klinischen Gruppen zur Anwendungsreife zu entwickeln.