Das menschliche Gehirn wird durch eine natürliche Festung geschützt: den Schädel. Bisher war es für den Zugang zum Gehirn notwendig, diese Schutzbarriere zu durchbrechen. Doch eine neue Technologie verändert die Spielregeln. Ein Forscherteam aus Rice University und "Medizinische Fakultät der Universität von Texas hat eine neue neuronale Schnittstelle entwickelt, die es ermöglicht, das Gehirn über die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit zu erreichen. Es ist ein Durchbruch, der die Behandlung neurologischer Erkrankungen radikal verändern könnte.
Wie die neuronale Schnittstelle von ECI funktioniert
Das System, genannt ECI (Endocisternal Interface) nutzt die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit1 als natürliches Tor zum Nervensystem. Durch eine einfache Lumbalpunktion im unteren Rückenkönnen Ärzte einen flexiblen Katheter einführen, der sowohl das Gehirn als auch das Rückenmark erreicht.
Die eigentliche Innovation liegt in der Verwendung von Miniaturisierte Bioelektronik angetrieben durch magnetoelektrische Technologie. Das gesamte drahtlose System kann durch einen minimalinvasiven perkutanen Eingriff implementiert werden. Die flexiblen Katheterelektroden können frei vom spinalen Subarachnoidalraum bis zu den Hirnventrikeln geführt werden.
Validierung der Methode
Professor Jakob Robinson und der Professor Peter Kan haben umfangreiche Tests durchgeführt, um diese Technologie zu validieren. Das Team charakterisierte zunächst den endozisternalen Raum, indem es die Breite des Subarachnoidalraums bei menschlichen Patienten mittels MRT maß. Als nächstes führten sie Experimente an großen Tiermodellen (genauer gesagt Schafen) durch, um die Machbarkeit der neuen neuronalen Schnittstelle zu testen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Natur Biomedizintechnik.
Vielversprechende Ergebnisse für die Zukunft der Neurochirurgie
Experimente haben gezeigt, dass Katheterelektroden zur elektrischen Stimulation erfolgreich in die Ventrikelräume und auf die Gehirnoberfläche eingeführt werden können. Mithilfe des magnetoelektrischen Implantats konnten die Forscher elektrophysiologische Signale wie Muskelaktivierung und Rückenmarkspotentiale aufzeichnen.
Die vorläufigen Sicherheitsergebnisse sind besonders ermutigend: Die ECI blieb mit minimalen Schäden funktionsfähig bis zu 30 Tage nach chronischer Implantation im Gehirn. Dies ist ein großer Fortschritt gegenüber herkömmlichen endovaskulären neuronalen Schnittstellen.
Therapeutische Perspektiven
zweite Josh Chen, ehemaliger Schüler von Rice University und Erstautor der Studie, dieser Technologie schafft ein neues Paradigma um zu minimalinvasiven neuronalen Schnittstellen zu gelangen. Mögliche Anwendungen sind zahlreich: von der Rehabilitation nach einem Schlaganfall bis zur Epilepsieüberwachung. Im Gegensatz zu endovaskulären Schnittstellen, die antithrombotische Medikamente erfordern und durch die Größe und Lage der Blutgefäße begrenzt sind, bietet ECI einen breiteren Zugang zu neuronalen Zielen, ohne dass spezifische Medikamente erforderlich sind. Dies könnte neurologische Behandlungen einem viel größeren Patientenkreis zugänglich machen.
Auf dem Weg zu einer weniger invasiven Neurochirurgie
Die Forschung ebnet den Weg für einen völlig neuen Ansatz. ECI stellt die erste beschriebene Technik dar, die es einer neuronalen Schnittstelle ermöglicht, durch eine einfache Lumbalpunktion gleichzeitig auf Gehirn und Rückenmark zuzugreifen. Diese Innovation könnte den Bereich der Neurochirurgie neu definieren und Operationen weniger riskant und zugänglicher machen. Die Zukunft neurologischer Therapien könnte viel weniger invasiv sein (außer Schädelöffnungen und „genähte Köpfe“) als wir es uns jemals vorgestellt hätten.
