Bei Hirnimplantaten ist die Kluft zwischen Science-Fiction und Realität noch recht groß. Abgesehen von einigen Tests, bei denen gelähmte Männer Roboter mit ihren Gedanken steuern und Affen mit ihren Gedanken Pong spielen, steckt der Großteil der Forschung auf diesem Gebiet noch in den Kinderschuhen.
Diese Entwicklung ist jedoch verdammt interessant: Es ist eine Schnittstelle, die Schmerzsignale in einem Teil des Gehirns erkennen und sofort reagieren kann, indem sie einen anderen Teil des Gehirns stimuliert, um diesen Schmerz zu lindern.
Ein schmerzlinderndes Gehirnimplantat
Das System wird als Closed-Loop-Gehirn-Maschine-Schnittstelle bezeichnet. Geräte wie dieses wurden bereits getestet, um Anfälle zu erkennen und zu behandeln, aber es ist das erste Mal, dass sie zur Behandlung von Schmerzen eingesetzt werden.
Das in der Studie vorgeschlagene experimentelle Gerät ist mit zwei Gehirnregionen verbunden. Ein Elektrodencluster erfasst und dekodiert Schmerzsignale im anterioren cingulären Kortex, während ein System optogenetisch stimuliert pyramidale Neuronen in der prälimbischen Region des präfrontalen Kortex, um Schmerzen zu lindern.
Dadurch entsteht ein Echtzeit-Neurofeedback-Zyklus, der Schmerzen unterdrückt, sobald sie auftreten.
Kann es zu einer Art "Droge" werden?
Jing Wang, leitender Autor der neuen Studie, glaubt, dass die Automatisierung des Systems das Risiko einer Überbeanspruchung oder Desensibilisierung verringern wird, da die Probanden keine Kontrolle über die Aktivierung des Mechanismus haben. Das System konzentriert sich auf die Hemmung der Schmerzverarbeitung im Gehirn, weshalb es nicht an die Opioid-Belohnungsregionen gebunden ist, von denen bekannt ist, dass sie Suchtprobleme verursachen.
Laboruntersuchungen auf Schmerzen
In Nagetiertests berichten Forscher, dass das Gerät Schmerzempfindungen effektiv erkannt hat 80% der Zeit. Eine ganze Reihe von Inputs, von mechanischen oder thermischen Schmerzen bis hin zu entzündlichen und neuropathischen Schmerzen, wurden effektiv erkannt.
Die Wirksamkeit des Systems wurde auch durch eine Reihe von Reaktionen demonstriert, einschließlich Verhaltensreaktionen. Ein Test zeigte zum Beispiel, dass Tiere ihre Pfoten immer weniger von einer Schmerzquelle zurückziehen. Ein deutliches Zeichen dafür, dass die Intensität der Empfindungen tatsächlich durch das Gerät reduziert wurde.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass dieses Implantat eine effektive Strategie zur Schmerztherapie bietet. Auch in Fällen, in denen die Symptome traditionell schwer zu erkennen oder zu behandeln sind.
Jing Wang
Was passiert jetzt
Natürlich ist diese Forschung auch experimentell. Die Schaffung einer Art Implantat, das Schmerzen beim Menschen sofort lindert, steht nicht unmittelbar bevor. Es wäre revolutionär, unglaublich.
Es sind noch physiologische Hindernisse zu überwinden, um diese Art von Technologie tatsächlich in das menschliche Gehirn zu implantieren.
Der Mensch hat keine klar abgegrenzten Bereiche des Gehirns, die Schmerzen individuell behandeln und verarbeiten. Daher sind weitere Forschungen erforderlich, um ideale Regionen für die gezielte Erkennung von Erkennungs- und Behandlungssystemen zu identifizieren.
Es ist auch unvermeidlich, dass die allgemeine Hirnstimulation einiger Regionen Nebenwirkungen hat, die untersucht werden müssen.
Diese konzeptionelle Demonstration weist jedoch auf eine unglaubliche Bandbreite zukünftiger Möglichkeiten für Closed-Loop-Gehirnimplantate hin, die eine beliebige Anzahl verschiedener Eingaben in Echtzeit verfolgen und als Reaktion eine sofortige therapeutische Neuromodulation bieten.
Die Bedeutung dieser Forschung
Systeme wie dieses könnten auch viele psychiatrische Störungen behandeln.
Die Ergebnisse zeigen, dass dieses Gerät Forschern helfen kann, besser zu verstehen, wie Schmerzen im Gehirn funktionieren. Andere neuropsychiatrische Störungen wie Angstzustände, Depressionen und posttraumatischer Stress könnten den Schaden, den sie in einem zukünftigen Gerät verursachen, beenden.
