Hirn-Computer-Verbindung

26. März 2003, 13:13
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Neu entwickelter Neuro-Chip leitet elektrische Signale von tierischen Hirnzellen an Rechner weiter

München - Ein neuer Bio-Sensorchip ermöglicht die direkte Kommunikation zwischen lebenden Nervenzellen und dem Computer. Der Neuro-Chip, den der Halbleiterhersteller Infineon gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut entwickelt hat, nimmt elektrische Signale von tierischen Hirnzellen auf und leitet sie an einen Rechner weiter.

Laut Roland Thewes von der Infineon-Grundlagenforschung lässt sich so die Funktionsweise von Hirnzellen analysieren - etwa die Frage, wie Informationen im Gedächtnis gespeichert werden.

16.400 Sensoren auf millimetergroßem Chip

Auf dem fünf mal sechs Millimeter großen Neuro-Chip sind pro Quadratmillimeter rund 16.400 Sensoren angebracht, die die extrem schwachen Signale der Neuronen verstärken und verarbeiten. "Jede Nervenzelle liegt dabei auf mindestens einem Sensor", erläutert Thewes. Der Abstand zwischen den Sensoren beträgt acht Tausendstel Millimeter und ist damit kleiner als der Durchmesser eines Neurons, der zwischen zehn und fünfzig Tausendstel Millimetern liegt. Jeder Sensor kann mehr als 2.000 Werte pro Sekunde aufzeichnen.

Durch die Messungen werden die Nervenzellen nicht verletzt, so Thewes. Auf dem Sensorfeld blieben die einzelnen Neuronen nicht nur am Leben, sondern könnten auch wieder zu Netzen zusammenwachsen. Die Gehirnzellen stammen von bestimmten Schneckenarten und Ratten.

Reaktion der Neuronen auf bestimmte Stimulationen

Mit Hilfe der Daten können Neurobiologen analysieren, wie einzelne Zellen oder ganze Zellverbände auf Stimulation oder auf bestimmte Substanzen reagieren. Laut Thewes erhoffen sich Wissenschafter neue Erkenntnisse über den Neuronen-Dschungel im menschlichen Gehirn, wo mehr als hundert Milliarden Nervenzellen ständig Informationen austauschen. So könnten möglicherweise bisher unheilbare Hirnkrankheiten wie Alzheimer enträtselt werden.

Auch die Analyse von kranken Herzmuskelzellen oder Krebstumor-Zellen sei vorstellbar, sagt Thewes. Bei der Entwicklung von Medikamenten könnten mit Hilfe des Neuro-Chips genaue Wirkungstests gemacht werden. "Das Werkzeug Neuro-Chip muss jetzt für konkrete Anwendungen entsprechend weiter entwickelt werden", sagt Thewes.

Die Forscher von Infineon und dem Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried bei München haben nach eigenen Angaben zweieinhalb Jahre an der neuen Zell-Halbleiter-Schnittstelle gearbeitet; an den Grundlagen wird bereits seit rund zehn Jahren geforscht. (APA/AP)

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