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3D Flexible Probe for Deep Brain Stimulation and Recording

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Sonden für Tiefenhirnstimulation

Bei der Implantation von Sonden für die Tiefenhirnstimulation und medizinische Forschungszwecke bestehen noch immer große technische Hürden. Ein europäisches Forscherteam entwickelte eine Neurosonde, die sich leichter implantieren lässt, neuronale Stimulation gewährleistet und Daten aufzeichnet.

Gesundheit

Das EU-finanzierte Projekt BRAIN TOUCH (3D flexible probe for deep brain stimulation and recording) entwickelte die nächste Generation einer flexiblen Sonde für die Tiefenhirnstimulation und Aufzeichnung (deep brain stimulation and recording, DBSR). Mit herkömmlichen Neurosonden konnte bislang nur eine Stimulation erreicht und das Feedback aus kortikalen Regionen des Gehirns, dem Rückenmark und peripheren Nerven aufgezeichnet werden. Nun wurde bei der Konstruktion der Sonde ein multidisziplinärer Ansatz gewählt, der jüngste Fortschritte in der Mikroelektronik, Polymerforschung, Neurobiologie, Neurophysiologie und Neurochirurgie vereint. Die Forscher von BRAIN TOUCH ermittelten an einem Mausmodell Reaktionen auf neurologischer als auch Verhaltensebene. Hürden waren insbesondere die Konstruktion der Sonde, die, um sich für das Nagermodell zu eignen, um den Faktor 10 verkleinert werden musste. Bei der Wahl des Polymermaterials musste darauf geachtet werden, dass es sich um einen permanenten starren Siliziumkern wickeln lässt. Das Polyimid, für das man sich entschied, erfüllte die Kriterien im Zusammenhang mit niedrigem internen Stress und Wasseraufnahme. Entwickelt wurde ein neues Silizium-Trockenätzverfahren, mit dem im Bulk des Siliziumplättchens die Struktur in zwei Stufen aufgebracht wird. Für das Einführen der Sonde integrierten die Forscher einen neuen Kraftmesssensor in das stereotaktische chirurgische Instrument, der den geforderten Kriterien für die Implantation entspricht. Der Sensor liefert Daten zur Berechnung von Penetrationstiefe und Dellenbildung im Gewebe, beruhend auf konstruktiven Parametern wie Spitzenwinkel, Maßen und Insertionsgeschwindigkeit. BRAIN TOUCH entwickelte sowohl starre als auch flexible Neuroimplantate. Damit lässt sich die Genauigkeit der Implantation um vieles verbessern, und zwar zu deutlich reduzierten Kosten. Anwendungen sind u.a. Analysen physiologischer Prozesse sowie die Unterstützung oder Regeneration von neuromuskulären und neurosensorischen Systemen bei Neuroimplantaten. Profitieren werden von der Neurosonde vor allem Patienten mit Parkinson, Schlaganfall und zerebraler Lähmung, da die Symptomatik gelindert wird.

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