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Nervenzellen und Computerchips: Die Signalübertragung ist komplizierter, als man gedacht hatte.
Nervenzellen und Computerchips: Die Signalübertragung ist komplizierter, als man gedacht hatte.(Foto: picture-alliance / dpa)

Chip im Hirn: Was ist real, was Science-Fiction?

Von Andrea Schorsch

Manch einer mag davon träumen: von einem Chip im Kopf, der einen alle Sprachen dieser Welt beherrschen lässt oder der von jetzt auf gleich geniale Rechenkünste ermöglicht. Sind "Hirn-Booster" irgendwann Wirklichkeit? Fest steht: Hirnimplantate gibt es schon heute, und nicht nur bei Affen. Ist der Grundstein für programmierbare Computermenschen bereits gelegt?

Keine Frage, es gibt sie bereits: Menschen mit einem Hirnimplantat. Und es sind nicht einmal wenige. Schon mehr als 80.000 Männer und Frauen auf dieser Welt haben sich eine Elektrode ins Hirn pflanzen lassen. Auch in Deutschland sind diverse Kliniken auf diesen Eingriff spezialisiert. In Kiel, Köln, Berlin und fast 30 anderen Orten der Republik stecken Neurochirurgen bei insgesamt rund 400 Patienten im Jahr Metallnadeln durch kleine Löcher in der Schädeldecke weit in den Kopf hinein. Ihr Ziel: die Tiefe Hirnstimulation.

Es klingt nach einem folgenreichen Eingriff, und das ist es auch. Doch was hier angeregt und auf Trab gebracht wird, ist nicht etwa das Denken. Vielmehr geht es um die Linderung von Bewegungsstörungen, ganz besonders im Rahmen einer Parkinson-Erkrankung. Durch die Tiefe Hirnstimulation ist es möglich, das symptomatische Zittern zu reduzieren und motorischen Ausfällen entgegenzuwirken.

Strom ermöglicht Bewegung

Hirnschrittmacher: So sitzen die Sonden im Kopf.
Hirnschrittmacher: So sitzen die Sonden im Kopf.(Foto: Hellerhoff/Wikipedia/CC BY-SA 3.0)

"Die elektrischen Sonden werden genau in die Hirnregion eingesetzt, in der die Funktion der Nervenzellen gestört ist", erklärt Günther Deuschl, Direktor der Klinik für Neurologie in Kiel und Präsident der Internationalen Gesellschaft für Bewegungsstörungen. Über ein subkutan verlegtes Kabel sind die Elektroden mit einem Schrittmacher verbunden, der meist unterhalb des Schlüsselbeins sitzt. "Durch schwache Stromstöße", erläutert Deuschl, "wird dann eine permanente elektrische Reizung der Hirnregion verursacht, die gezielt überaktive Nervenzellen hemmt."

Die Lebensqualität der Parkinson-Erkrankten verbessert sich dadurch meist deutlich. Oft sind schon nach dem ersten Einschalten des Hirnschrittmachers Erfolge sichtbar. Patienten, die sich zuvor nur zwei Stunden am Tag normal bewegen konnten, haben acht Stunden und länger keine Beschwerden. Menschen, die jahrelang auf die Hilfe anderer angewiesen waren, kommen wieder in den Genuss eines eigenständigen Lebens. Geheilt werden kann Parkinson durch die Tiefe Hirnstimulation nicht. Aber der Schweregrad der Krankheit lasse sich damit um etwa zehn Jahre zurückverlegen, so der Neurologe.

Die Tiefe Hirnstimulation ist das prominenteste Beispiel für den ganz realen Einsatz von Elektroden im Kopf. In diesem Bereich, den Wissenschaftler als Prothetik bezeichnen, gibt es noch weitere Anwendungsgebiete. So sind vereinzelt Hirnstammimplantate in Gebrauch, die Gehörlosen den akustischen Zugang zur Welt ermöglichen. Und auch der Sehsinn lässt sich voraussichtlich in wenigen Jahren auf elektrischem Weg ansprechen: Ein Chip in der Netzhaut kann dann Licht ins Dunkel bringen und bestimmten Erblindungsformen entgegenwirken.

USB-Sticks für Chinesisch und Klavier?

Wo die Entwicklung hingehen wird, deuten gegenwärtig Versuche mit Affen an. Forscher platzierten Elektroden in dem Teil des Hirns, der die Muskelbewegung erzeugt, und leiteten die von dort ausgehenden elektrischen Signale ab. Auf diesem Weg konnten die Tiere allein Kraft ihrer Gedanken einen Roboterarm steuern, einen Rollstuhl oder einen Computer. Die Wissenschaftler sind zuversichtlich, dass es gelingt, diese Technik auf den Menschen zu übertragen. Sie käme Gelähmten zugute, Patienten, deren Nervenbahnen geschädigt sind.

Gedanken in technische  Steuersignale umsetzen? Das geht. Geforscht wird unter anderem an nichtinvasiven Methoden.
Gedanken in technische Steuersignale umsetzen? Das geht. Geforscht wird unter anderem an nichtinvasiven Methoden.(Foto: picture-alliance/ dpa)

Die Vernetzung von Mensch und Computer scheint immer engmaschiger zu werden. Noch ist klar auszumachen, wer wen steuert. Doch sind die Grundsteine für ein programmierbares Mischwesen womöglich bereits gelegt? Wie weit wird das Zusammenwirken gehen?

"Das, was es bisher real an Hirnimplantaten gibt, ist medizinisch sehr wichtig. Doch mit den wirklich komplexen Funktionen des Hirns wie Sprache und Mustererkennung hat es wenig zu tun", sagt Peter Formherz gegenüber n-tv.de. Fromherz ist Emeritus-Professor am Max-Planck-Institut für Biochemie in München. Seit 1985 forscht er an der Schnittstelle zwischen Neuron und Computerchip. "Davon zum Beispiel, uns einen USB-Stick ins Hirn zu stecken, um dann Chinesisch zu sprechen oder mit einem anderen Stick auf Anhieb Klavier spielen zu können, sind wir Welten entfernt."

Dafür gibt es viele Gründe. Ein Punkt ist der aktuelle Kenntnisstand über das Funktionieren unseres Denkorgans. Bei der Tiefen Hirnstimulation werden nur einzelne Sonden verwendet, im Ohr kommen etwa 20 Elektroden zum Einsatz, im Auge sind es dann vielleicht ein paar Dutzend. Das Hirn jedoch hat ein paar Milliarden Nervenzellen mit ein paar Billionen Synapsen. "Wenn man in komplexe Vorgänge eingreifen wollte, müsste man erstmal wissen, wo genau man den Chip anlöten sollte", sagt Fromherz. "Dafür weiß man aber viel zu wenig über das Gehirn."

"Das Hirn würde verkochen"

Und dann ist da noch die äußere Form: Während normale Computerchips plan sind, also flach, ist das Hirn dreidimensional. Somit ergeben sich schon rein strukturell Schwierigkeiten. Doch selbst mit einem ebenfalls dreidimensionalen Chip wäre es noch nicht getan. "Die Chips verbrauchen ziemlich viel Strom", gibt Fromherz zu bedenken. "Und es entsteht Wärme. Das Hirn würde also verkochen."

Die technologischen Hindernisse sind folglich vielfältiger Natur. Aber die Verwirklichung solcher Visionen ist derzeit auch gar kein Thema unter Wissenschaftlern. Sie forschen vielmehr im Bereich der Prothetik weiter, arbeiten an der Verbesserung der Elektroden und versuchen, nichtinvasive Methoden zur Ableitung der Hirnsignale zu entwickeln. In Deutschland beschäftigen sich nicht mehr als zehn Forschungsgruppen mit Hirnimplantaten, in den USA sind es etwa genauso viele. In der Hirnforschung selbst dagegen sind gut 10.000 Wissenschaftler unterwegs, in der Molekularbiologie und Genetik hunderte oder tausende an Gruppen. "Chips im Hirn, das ist ein schwieriges Gebiet", sagt Fromherz. "Vielen mag das zu langfristig orientiert sein."

So lässt sich derzeit nicht einmal sagen, ob ein "Hirn-Booster", ein echtes leistungsverstärkendes Einwirken eines Chips auf die komplexe Datenverarbeitung des Hirns, oder gar ein computergesteuerter Eingriff in Gefühle und Emotionen möglich wäre oder nicht. "Das ist im Moment nicht nur Zukunftsmusik", sagt Fromherz, "das ist Science-Fiction. Ich sehe nicht, wie man daran zurzeit direkt forschen könnte."

Eines jedoch steht für den Experten fest: "Aus dem, was wir bereits haben, zu schließen, dass es bald einen Chip geben wird, der in die menschliche Seele eingreift, das wäre geradezu absurd."

Quelle: n-tv.de

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