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Künstliche Nervenzellen - eine Bahn brechende Erfindung

Schwedische Forscher sind im Begriff, Neuland auf dem Gebiet der Kommunikation von Nervenzellen zu betreten. Sie haben die erste künstliche Nervenzelle entwickelt, die imstande ist, mit menschlichen Nervenzellen zu kommunizieren. Von dieser Forschung erhofft sich die Wissensch...

Schwedische Forscher sind im Begriff, Neuland auf dem Gebiet der Kommunikation von Nervenzellen zu betreten. Sie haben die erste künstliche Nervenzelle entwickelt, die imstande ist, mit menschlichen Nervenzellen zu kommunizieren. Von dieser Forschung erhofft sich die Wissenschaft neue Erkenntnisse in der Pathophysiologie, in den Molekularzielen und in der Therapie für die Behandlung von Erkrankungen des Nervensystems wie Parkinson u.a.. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift "Nature Materials" veröffentlicht. Bisher erfolgt die Stimulation von Nervensignalen im Nervensystem mit Hilfe von Methoden, die auf elektrischer Stimulation beruhen. So werden zum Beispiel beim Einsetzen von Cochlea-Implantaten in die Cochlea, die sich im Innenohr befindet, Elektroden direkt im Gehirn platziert. Die Wissenschaftler des Karolinska-Institut und der Linköping-Universität in Schweden haben jedoch festgestellt, dass bei dieser Methode alle Zelltypen im Bereich der Elektrode aktiviert werden - mit bestenfalls mittelmäßigen Ergebnissen. "Die direkte Platzierung von Elektroden im Gehirn ist mit einer Reihe von Problemen verbunden. Diese Technik ist zum Beispiel nicht in der Lage, zwischen Zelltypen zu unterscheiden kann", so die Ergebnisse der Studie. "Was wir dagegen brauchen, sind neuartige Geräte, mit denen man speziell die Nervenzellen stimulieren kann." In dieser jüngsten Studie haben die Wissenschaftler einen neuen Elektrodentyp entwickelt, der aus elektrisch leitendem Kunststoff besteht Diese Elektrode setzt die Neurotransmitter frei, die Gehirnzellen für die Kommunikation nutzen. "Wir stellen ein organisches elektronisches Gerät vor, das in der Lage ist, Neurotransmitter in vitro und in vivo freizusetzen. Bei der Umwandlung elektronischer Signale in die Ausschüttung von Neurotransmittern imitiert das Gerät die Synapse", erklären die Autoren. Erste Versuche, auf diese Weise die Gehörregion eines Meerschweinchen-Gehirns zu kontrollieren, verliefen erfolgreich. "Die Fähigkeit zur Ausschüttung genauer Dosen von Neutrotransmittern eröffnet vollständig neue Möglichkeiten für eine Korrektur der Signalübertragungssysteme, die bei einer Reihe von neurologischen Erkrankungen gestört sind", erklärt Professor Agneta Richter-Dahlfors von der Abteilung Physiologie und Pharmakologie am Karolinska-Institut in Schweden, die die Forschungsarbeiten geleitet hat. Den Wissenschaftlern zufolge erfolgt die "Freisetzung von Neurotransmittern mit minimalen physiologischen Störungen, da elektronische Signale in Abwesenheit von Flüssigkeit in den Ionentransport übertragen werden". Der nächste Schritt ist die Entwicklung einer kleinen Einheit, die in den Körper implantiert werden kann. Wie Professor Richter-Dahlfors und ihre Kollegin Professor Barbara Canlon erklärt haben, kann diese Einheit so programmiert werden, dass eine flexible (d.h. so häufig oder so selten wie nötig) Ausschüttung von Neurotransmittern für jeden Patienten möglich ist. Von dieser innovativen Technologie werden Patienten profitieren, die an unterschiedlichen Erkrankungen leiden, darunter Epilepsie und Hörverlust. "Nachdem wir gezeigt haben, dass es möglich ist, elektronische Signale durch Neurotransmitter-Signale in Gehirnstamm-Reaktionen zu übertragen, kann diese Technik als ein neues Paradigma in der Schnittstelle zwischen Gehirn und Maschine angesehen werden", erklären die Autoren. "Diese Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt in Richtung auf die Entwicklung von Schnittstellen zwischen Biologie und Technik und versprechen, den Weg für die Symbiose zwischen Elektronik und lebenden Systemen zu bereiten."

Länder

Schweden

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