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Verbesserungen des Gedächtnisses sind mit Elektrodenarray-Gehirnimplantaten möglich

Verbesserungen des Gedächtnisses sind mit Elektrodenarray-Gehirnimplantaten möglich


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[Bildquelle: DARPA, Nachrichten]

Im September 2015 erörterte die Agentur für fortgeschrittene Verteidigungsforschungsprojekte (DARPA) kurz ihre ersten Ergebnisse, die ein tieferes Verständnis und eine mögliche Behandlung von Personen mit traumatischer Hirnverletzung (TBI) oder anderen Hirnpathologien ermöglichen könnten. Heutzutage haben diese Personen kaum oder gar keine wirksamen Behandlungsmöglichkeiten für ihre neurologischen Erkrankungen. Am Donnerstag, dem 10. September 2015, präsentierte das DARPA-Programm zur Wiederherstellung des aktiven Speichers (RAM) seine frühesten Ergebnisse in St. Louis auf der Wait, What? Ein zukünftiges Technologieforum.

Programmmanager Justin Sanchez erörterte kurz die Ziele einiger verschiedener Programme, die zusammen das Verständnis und die Behandlungsmöglichkeiten für diejenigen verbessern können, die an Gedächtnisstörungen leiden, die durch TBIs oder andere neurologische Erkrankungen verursacht werden. Laut Sanchez waren implantierte elektrische Arrays vielversprechend, um die Gedächtniswerte einiger Dutzend freiwilliger Helfer zu verbessern. Die Probanden wurden wegen neurologischer Probleme, die nicht mit Gedächtnisverlust zusammenhängen, einer Gehirnoperation unterzogen und meldeten sich freiwillig zur Implantation der Elektrodenarrays während ihrer Operationen. Die Arrays befinden sich in den Gehirnbereichen, von denen bekannt ist, dass sie an der Bildung des Gedächtnistyps beteiligt sind, der es uns ermöglicht, Listen, räumliches Gedächtnis und Navigation abzurufen.

Das Ziel dieses Programms ist es, Forschern die Möglichkeit zu geben, die neuronalen Prozesse zu verstehen, die an der Bildung von Erinnerungen beteiligt sind, sowie deren Abruf. Sie können möglicherweise sogar vorhersagen, wann sich ein Freiwilliger beim Rückruf irrt. Die Elektrodenanordnungen bieten auch eine Möglichkeit, Signale an bestimmte neuronale Gruppen zu senden, was die Genauigkeit des Rückrufs positiv beeinflussen kann.

Erste Ergebnisse zeigten, dass es möglich ist, die neuronale Kodierung des Gehirns während der Speicherverarbeitung und des Abrufs zu erfassen und zu verstehen. Noch besser ist, dass eine gezielte elektrische Stimulation verwendet werden kann, um den Rückruf mithilfe implantierbarer Neurotechnologien zu verbessern. Laut Sanchez zeigen diese vorläufigen Ergebnisse ein großes Potenzial, um in Zukunft beim Gedächtnis zu helfen.

[Bildquelle: Wikipedia, Elektrodenarray]

Im Moment lernen die Forschungsteams den Zeitpunkt der Stimulation kennen. Es ist noch nicht klar, ob die Stimulation während des Speicherabrufs oder während der Lern- und Verarbeitungsphase ausgeführt werden soll. In verwandten Arbeiten soll DARPA eine neue technologische Entwicklung einleiten, die den Menschen nicht nur helfen soll, sich besser an Listen zu erinnern, sondern ihnen auch beim Erlernen neuer körperlicher Fähigkeiten helfen soll.

Die mentale und physiologische Wiederholung im Wach- und Schlafzyklus ist nachweislich genauso wichtig wie die körperliche Praxis. Das RAM-Wiedergabeprogramm von DARPA soll im Oktober 2015 beginnen. Ziel ist es, die Wahrheit über den Wiedergabeprozess durch Untersuchung direkter neuronaler und physiologischer Schnittstellen, Umgebungshinweise und Schlaf- / Wach-Zyklen herauszufinden. Die Studie bestimmt die Rolle der Wiederholung bei der Verschmelzung von episodischen Erinnerungen und neu erlernten Fähigkeiten und wie diese bei der zukünftigen Aufgabenerfüllung gespeichert und verwendet werden.

Die auf dem DARPA-System basierende Neurotechnologie für neu auftretende Therapien (SUBNETS) zielt darauf ab, die posttraumatische Belastungsstörung (PTBS) und andere neuropsychiatrische Erkrankungen zu lindern. Nach einem Jahr produzierten die Ingenieure des Lawrence Livermore National Laboratory und des Draper Laboratory kundenspezifische Elektrodenarrays und Miniatur-Hardware-Prototypen für neuronale Schnittstellen. Hierbei handelt es sich um vollständig implantierbare Hardware, die in der Lage ist, Gehirnsignale und neue Schaltkreise zu verstärken und zu interpretieren, um eine präzise Übermittlung von Rückmeldungen zur Wiederherstellung der Funktion an das Gehirn zu ermöglichen.

Forscher an der University of California und der University of San Francisco untersuchen ebenfalls, um hartnäckige neurologische Probleme zu lösen. Ihr erster klinischer Test umfasste sieben Patienten. Arrays wurden auf ihrem Gehirn platziert und versorgten ausgewählte Regionen mit elektrischer Stimulation, was zu einer erfolgreichen Verringerung des Angstniveaus führte.

Geschrieben von Beverley Start


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