Chip fürs Gehirn: EPFL-Implantat erkennt Zusammenspiel von Hirnregionen mit unter 200 µW
Der nur etwa 4 x 2 Millimeter große Chip LogSync misst, wie synchron Hirnregionen arbeiten, und soll gezielte Stimulation bei psychischen Erkrankungen ermöglichen.
Symbolbild · Foto: Amcclanahan / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 (zugeschnitten und skaliert)
Forschende des Integrated Neurotechnologies Lab der EPFL um Mahsa Shoaran haben einen implantierbaren Chip vorgestellt, der die Kommunikation zwischen Hirnregionen auswertet. Das System-on-Chip namens LogSync ist etwa 4 x 2 Millimeter groß und verbraucht weniger als 200 Mikrowatt. Es zeichnet Hirnaktivität auf, berechnet die Stärke von Hirnwellen und wie synchron verschiedene Regionen schwingen, ordnet daraus kognitive und emotionale Zustände ein und kann Auslöser für eine Stimulation erzeugen. Um Rechenaufwand zu sparen, nutzt der Chip logarithmische Berechnungen. Die Arbeit erschien im IEEE Journal of Solid-State Circuits.
Hintergrund ist die Annahme, dass psychische Erkrankungen eher aus gestörter Kommunikation zwischen Hirnregionen entstehen als aus einer einzelnen Region. „Unser gesamtes System ist co-designt, das heißt, Algorithmen und Hardware werden gemeinsam entwickelt – mit Blick auf die Grenzen eines Implantats“, sagt Shoaran. Getestet wurde der Chip mit menschlichen Hirnaufzeichnungen aus früheren psychiatrischen Experimenten – zu geistiger Anstrengung bei einer Denkaufgabe und zu emotionaler Erregung beim Ansehen von Videoclips. In Versuchen mit Ratten an der University of Minnesota löste das Implantat Stimulationen in festgelegten Phasen der Hirnaktivität aus.
Gefördert wird die Forschung unter anderem mit 6,6 Millionen Franken vom US-amerikanischen National Institute of Mental Health. Shoaran hat zudem die EPFL-Ausgründung Infera Neuro mitgegründet. Laut EPFL sollen solche Schnittstellen – auch über Infera Neuro – klinischen Anwendungen nähergebracht werden; einen Zeitplan nennt die Hochschule nicht.