Pionierforschungsprojekt entwickelt 3D-Sonde für neurologische Untersuchungen
Europäische Wissenschaftler entwickelten eine spektakuläre dreidimensionale (3D) Sonde für neurologische Untersuchungen des Gehirns, die neue Erkenntnisse zu Schizophrenie, Alzheimer-Krankheit und anderen schwerwiegenden Hirnerkrankungen liefern soll. Die Sonde wurde vom Projekt NEUROPROBES (Development of multifunctional microprobe arrays for cerebral applications) entwickelt, das mit fast 10 Millionen EUR unter dem Themenbereich "Technologien für die Informationsgesellschaft (IST)" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) finanziert wurde, und stellt einen wissenschaftlichen Durchbruch auf dem Gebiet der Neurologie dar, der bereits jetzt weltweit auf immenses Interesse stößt. Das multifunktionale System NEUROPROBES kann Nervenzellen im Gehirn (Neuronen) sowohl elektronisch als auch chemisch orten und aktivieren und weckt damit hohe Erwartungen für zukünftige Therapien von Erkrankungen und Funktionsstörungen des Gehirns. Mit der Sonde können Neurologen nun genauer nachvollziehen, wie die verschiedenen Areale des präfrontalen Kortex miteinander interagieren, was eine funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT-Scans) bisher nicht leisten konnte. Der vor den motorischen und prämotorischen Zentren liegende präfrontale Kortex ist der Schlüssel für Verhaltensstörungen wie Schizophrenie und Zwangsneurosen. Projektkoordinator Dr. Herc Neves vom Interuniversity MicroElectronics Center in Belgien erklärte, dass es theoretisch durchaus möglich sei, mithilfe der NEUROPROBES-Sonden ein bestimmtes Zentrum chemisch auszuschalten und anschließend die Wirkung auf andere Gehirnareale zu untersuchen. "Wir wissen bereits recht gut, welche Teile des Gehirns welche Aktivitäten steuern. Beispielsweise kennen wir sogar die relativ kleinen Gehirnareale, die für das Lernen und die kognitive Leistungsfähigkeit zuständig sind", sagt Dr. Neves. "Allerdings wurde der Zusammenhang zwischen dieser regionalen Aktivität und der zellulären Aktivität noch nicht ganz geklärt. An dieser Stelle kommt der Einsatz einer solchen Sonde gerade richtig." Und er fügt hinzu, dass das System hauptsächlich für gezielte Diagnosen vor Gehirnoperationen eingesetzt werden soll, beispielsweise bei Epilepsiekranken. "Bei einer Operation ist man immer bestrebt, möglichst wenig Gewebe zu entfernen. Und wenn genau klar ist, in welchem Teil des Gehirns der epileptische Anfall erzeugt wird, muss nur an dieser Stelle operiert werden. Dies macht die Operation sicherer und weniger invasiv", so Dr. Neves. Im Verlauf des vierjährigen Projekts konzentrierte sich die Forschergruppe vor allem auf auditorische Prozesse im Gehirn. Ihrer Meinung nach kann NEUROPROBES neue Informationen zu Prozessen in Hirnarealen liefern, die näher am Kortex liegen. Bei Nervenschädigungen in diesem Bereich könnte das System zur Stimulierung des auditorischen Kortex eingesetzt werden. Es eignet sich aber auch zur Analyse alltäglicher Handlungsabläufe und normaler Gehirnfunktionen. Professor Giacomo Rizzolatti von der Universität Parma in Italien erklärt einen solchen Einsatz am Beispiel von Spiegelneuronen, die dann feuern, wenn Handlungen selbst ausgeführt oder beim Gegenüber beobachtet werden. Durch den sogenannten "Spiegeleffekt" wird die Handlung so wahrgenommen, als ob der Beobachter sie selbst ausführt, ähnlich wie bei einer geträumten Handlung. Professor Rizzolatti zufolge wurde die Sonde für genau diese Art von Forschungen entwickelt, zudem wäre der Erkenntnisgewinn durch NEUROPROBES enorm. "Davon wiederum könnten Menschen mit kognitiven Störungen profitieren. Ist die Funktionsweise der Spiegelneuronen näher bekannt, könnte man vielleicht auch irgendwann besser verstehen, wie Autismus entsteht", fügt Professor Rizzolatti hinzu. Die Herstellung der Sonden soll durch Start-up- und Spin-off-Unternehmen erfolgen, um die zu erwartende enorme internationale Nachfrage zu decken. Am Projekt NEUROPROBES beteiligten sich folgende Technologiepartner, Forschungseinrichtungen und Unternehmen: Interuniversity MicroElectronics Center (Belgien), Universität Löwen (Belgien), Philips (Belgien), Collège de France (Frankreich), Institut für Mikrosystemtechnik (Deutschland), Ungarische Akademie der Wissenschaften (Ungarn), Universität Parma (Italien), Institut für Mikrotechnik und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft (Deutschland), Micronit Microfluidics (Niederlande), Universität Miguel Hernández de Elche (Spanien), Universität Mälardalen (Schweden), Universität Neuchâtel - IMT (Schweiz), Universität Cambridge (Vereinigtes Königreich) und Cochlear Technology Centre (Vereinigtes Königreich).