Neuartiger Hirnschrittmacher für die Behandlung der Parkinson-Krankheit

Hirnschrittmacher, wie sie beispielsweise für die Behandlung der Parkinson-Krankheit angewendet werden, können deutlich verkleinert und besser verträglich werden. Daran arbeiten Informatiker und Neurologen der Universität zu Lübeck.

Ihr Forschungsprojekt BiCIRTS („Nanofunktionalisierte Biosonden für chronische Implantation und rückgekoppelte Tiefenhirn-Stimulation“) wird jetzt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Förderprogramms „Nanobiotechnologie“ mit zwei Millionen Euro gefördert.

Hirnschrittmacher werden bei Parkinson-Patienten genutzt, wenn eine medikamentöse Behandlung nicht mehr wirksam ist. Dabei werden elektrische Impulse über dünne Drähte in bestimmte Regionen des Gehirns gesendet, um die für die Krankheit charakteristischen Fehlimpulse zu unterdrücken. Anders als bei bisherigen Geräten, die eine Dauerstimulation erzeugen, sollen die in BiCIRTS entwickelten Biosonden eine bedarfsabhängige Stimulation ermöglichen. Dies geschieht durch die Rückkoppelung des miniaturisierten Stimulators mit einer breitbandigen Aufnahme neuronaler Signale in Echtzeit.

Leiter des Projektes sind Priv.-Doz. Dr. Ulrich Hofmann vom Institut für Signalverarbeitung und Prozessrechentechnik der Universität Lübeck und Prof. Dr. Andreas Moser aus der Lübecker Universitätsklinik für Neurologie. Beteiligt sind Wissenschaftler der Universität Marburg und die Firmen Inomed und IMM.

In dem geförderten Projekt werden flexible Mikrosonden entwickelt, die mechanisch mit der Elastizität des Gehirngewebes übereinstimmen. Der besondere Vorteil dieser neuen Sonden ist ihre Oberfläche mit zwei Arten von Edelmetall-Mikroelektroden in hoher Zahl, die zu einer Minimierung der gehirneigenen Abwehrreaktion führt. Die Sonden sollen für Neuronen attraktiv wirken, was die langfristige Ankoppelung der Elektroden an die Gehirnumgebung fördert und der Biopassivierung entgegen wirkt.

Experimente in Lübeck werden es durch eine ko-lokalisierte Platzierungstechnik von Biosonden und Mikrodialyse-Sonden ermöglichen, die neurochemischen Effekte der Stimulation wie auch der Biosonden selbst zu verfolgen. Die bedarfsgerechte Aktivierung des Stimulators erfolgt mit Hilfe eines neuartigen Datenaufnahmesystems, das durch miniaturisierte Signalkonditionierung eine vielkanalige, breitbandige neuronale Signalaufnahme erlaubt.

Arbeitshypothese hinter der bedarfsabhängigen Stimulation auf kleiner Skala ist die Beobachtung, dass ein Netzwerkeffekt Krankheitssymptome wie zum Beispiel die des Morbus Parkinson moduliert, mithin also keine aufwändige Dauerstimulation zur Symptomunterdrückung erforderlich sein muss.