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Gesundheit+Medizin

Hirnimplantat lässt blinde Frau Formen erkennen

Gomez
Die blinde Probandin Berna Gómez mit der Spezialbrille. (Bild: University of Utah)

Ein Mikroimplantat könnte Blinden zukünftig ermöglichen, grundlegende Sehfähigkeiten zurückzuerlangen. Erste Versuche bei einer seit 16 Jahren blinden Spanierin lieferten vielversprechende Ergebnisse. Die zum Zeitpunkt der Versuche 57-jährige Frau trug dazu eine Spezialbrille mit Kamera, die ihre Daten an das Implantat im visuellen Kortex der Probandin schickte. Die Elektroden in ihrem Gehirn stimulierten daraufhin die Neuronen so, dass sie den Eindruck hatte, Licht wahrzunehmen. Auf diese Weise konnte die Probandin Formen erkennen und sogar ein einfaches Videospiel spielen.

Damit wir etwas sehen können, müssen unsere Augen und unser Gehirn zusammenarbeiten: Die Rezeptoren in unseren Augen nehmen Lichtreize wahr, wandeln sie in elektrische Nervensignale um und senden diese über den Sehnerv an die Neuronen im visuellen Kortex unseres Gehirns. Dort werden die Signale verarbeitet und zu einem Bild zusammengesetzt. Sind die Augen, der visuelle Kortex oder die Nervenverbindung dazwischen geschädigt, können wir nicht mehr sehen – bisher zumindest.

Signale direkt im Gehirn

Eine Studie von Forschern um Eduardo Fernández von der Universität Miguel Hernández in Spanien gibt nun Hoffnung, dass Blinde zukünftig mit technischer Hilfe womöglich zumindest Teile ihrer Sehfähigkeit zurückerlangen könnten. Dazu entwickelten die Wissenschaftler ein winziges Implantat, das in der Lage ist, die Neuronen im visuellen Kortex zu stimulieren. Die Signale stammen dabei nicht von den Augen, sondern von einer kleinen Kamera, die an einer Spezialbrille befestigt ist.

Testerin dieses künstlichen Seh-Systems war die zum Zeitpunkt der Versuche 57-Jährige Spanierin Bernardeta Gómes. 16 Jahre zuvor war sie vollständig erblindet, da toxische Substanzen ihre Sehnerven zerstört hatten. Obwohl keine Signale von ihren Augen mehr ihr Gehirn erreichten, nahm sie ab und zu sogenannte Phosphene wahr – Lichterscheinungen, die nicht auf tatsächliches Licht zurückgehen, sondern auf eine andere Stimulation. Einen ähnlichen Effekt erreichen wir, wenn wir die Augen schließen und vorsichtig auf die Augäpfel drücken. Solche Phosphene sind bei Blinden keine Seltenheit. Fernández und seine Kollegen nutzten eben dieses Phänomen für ihre Sehprothese aus.

Formen aus Lichtpunkten

Um Gómez zu ermöglichen, wieder grundlegend zu sehen, implantierten die Forscher ihr einen 3,6 mal 3,6 Millimeter großen Chip mit Elektroden in den visuellen Kortex ihres Gehirns. Dieser Chip war sowohl in der Lage, die elektrische Aktivität der Neuronen aufzuzeichnen als auch zu stimulieren – und durch diese Stimulation gezielt Phosphene auszulösen. Je nachdem, wie und wo genau die Elektroden Signale sendeten, nahm Gómez unterschiedliche Lichtpunkte wahr. Nach rund zwei Monaten täglichen Trainings war sie in der Lage, diese gezielt erzeugten Phosphene von spontan auftretenden zu unterscheiden – und zu erkennen, wie sie sich zu Formen zusammenfügten. Die Stimulation zeichnete so, wenn auch in rudimentärer Form, in ihrem Gehirn die Bilder nach, die die Kamera auf der Spezialbrille aufnahm.

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Auf diese Weise konnte Gómez Buchstaben, Formen und farbliche Abgrenzungen erkennen und sogar ein einfaches Videospiel spielen. Die ersten Ergebnisse dieses Experiments deuten nach Angaben der Wissenschaftler darauf hin, dass das Implantat auch über einen längeren Zeitraum sicher ist. „Wir konnten keine Anzeichen für eine neuronale Reizung oder die Auslösung von epileptischen Anfällen feststellen, und die Probandin berichtete nicht über negative Nebenwirkungen der elektrischen Stimulation“, so die Forscher. Auch die Implantation verlief problemlos und die Elektroden funktionierten unverändert über die gesamte Studiendauer von einem halben Jahr. Ähnliche Implantate, die Amputierten ermöglichen, künstliche Gliedmaßen zu steuern, haben sich bereits über Jahre als sicher erwiesen.

Neue Chancen für Erblindete

„Diese Ergebnisse sind sehr aufregend, weil sie sowohl die Sicherheit als auch die Wirksamkeit belegen“, sagte Fernández. „Wir haben einen bedeutenden Schritt nach vorn gemacht und das Potenzial dieser Art von Geräten zur Wiederherstellung des funktionalen Sehvermögens für Menschen, die ihr Sehvermögen verloren haben, aufgezeigt.“ In weiteren Studien möchte das Team daran arbeiten, die räumliche Auflösung der erzeugten Bilder zu verbessern und das System mit mehr Probanden und über einen längeren Zeitraum testen. „Ein Ziel dieser Forschung ist es, blinden Menschen mehr Mobilität zu geben“, sagt Co-Autor Richard Normann von der University of Utah in Salt Lake City. „Es könnte ihnen ermöglichen, Personen, Türöffnungen oder Autos leichter zu erkennen. Das könnte die Unabhängigkeit und Sicherheit erhöhen. Das ist es, worauf wir hinarbeiten.“

Quelle: Eduardo Fernández (Universität Miguel Hernández, Elche, Spanien) et al., Journal of Clinical Investigation, doi: 10.1172/JCI151331

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