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Das sich schnell entwickelnde Gebiet der Neuroprothetik

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Da sich die Brain-Machine-Interface-Technologie derzeit rasant entwickelt, haben Neuroprothesen - Implantate mit Multi-Kontaktelektroden, die bestimmte Nervenfunktionen ersetzen können - das Potenzial, Wunder zu wirken

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Sie können den Tastsinn der Amputierten wiederherstellen, den gelähmten Menschen helfen, wieder zu gehen, indem sie die Rückenmark stimulieren und die neuronale Aktivität von Menschen mit chronischen Schmerzen zum Schweigen bringen.

Seit Jahrzehnten betrachten die Forscher die Neuroprothetik als eine Möglichkeit, neuronale Defizite durch Störungen, Krankheiten oder Verletzungen zu umgehen. Heute werden mehrere verschiedene Arten von chirurgischen Hirnimplantaten auf ihre Fähigkeit getestet, bei Patienten mit schweren sensorischen oder motorischen Behinderungen ein gewisses Maß an Funktion wiederherzustellen.

"Dies ist eine aufregende Zeit in der Neuroprothetik, wobei Fortschritte in der Technologie die zunehmende Akzeptanz vorantreiben", sagte Will McGuire, Präsident und CEO des in Los Angeles ansässigen Neuroprothetikunternehmens Second Sight. "Wir sehen Geräte, die bei Störungen eingesetzt werden, die von Schmerzen und Bewegungseinschränkungen bis hin zu Schlafapnoe und Sehvermögen reichen."

Dies ist eine aufregende Zeit in der Neuroprothetik, in der der technologische Fortschritt die zunehmende Akzeptanz fördert. Wir sehen Geräte, die bei Störungen eingesetzt werden, die von Schmerzen und Bewegungseinschränkungen bis hin zu Schlafapnoe und Sehvermögen reichen."

Visionäre Technologie

Von den fünf menschlichen Sinnen werden Sehen und Hören oft als die wichtigsten angesehen. Sie ermöglichen es uns, miteinander und mit unserer Umwelt zu interagieren, und der Verlust von beiden kann der Lebensqualität sehr abträglich sein. Aufbauend auf der Erforschung der Übertragung und Darstellung von Bildern und Klängen im Gehirn entwickeln Wissenschaftler nun neuroprothetische Technologien, die diese Sinne zumindest teilweise wiederherstellen können.

Second Sight hat eine Reihe von immer fortschrittlicheren Implantaten entwickelt, die in der Lage sind, das Sehvermögen von sehbehinderten Menschen zu verbessern. Das erste Gerät des Unternehmens, Argus II, ist ein Netzhautimplantat, das Menschen mit Retinitis pigmentosa (einer genetischen Störung des Auges) das Sehen ermöglicht.

>>>> Mehr über Argus II erfahren Sie hier.

Das neueste, leistungsfähigere Produkt von Second Sight ist das Orion Visual Cortical Prosthesis System (Orion). Entwickelt, um Menschen, die durch alles geblendet sind, von Glaukom und diabetischer Retinopathie bis hin zu Sehnervenerkrankungen und Augenverletzungen, nützliches künstliches Sehen zu ermöglichen, wandelt es Bilder, die von einer Miniatur-Videokamera auf einer Brille aufgenommen wurden, in eine Reihe kleiner elektrischer Impulse um.

"Das Gerät überbrückt erkrankte oder verletzte Augenanatomie und überträgt diese elektrischen Impulse drahtlos an eine Reihe von 60 Elektroden, die auf die Oberfläche des visuellen Kortex des Gehirns implantiert sind", erklärt Will McGuire. "Das kann die Wahrnehmung von Lichtmustern ermöglichen." Orion befindet sich derzeit in einer Machbarkeitsstudie und befindet sich derzeit in der FDA-Pipeline zur Vermarktung.

"Zukünftige Entwicklungen könnten die Anzahl der Elektroden erhöhen, die Hinzufügung einer zweiten Kamera zur Unterstützung der Fernwahrnehmung und Wärmebildgebung sowie integrierte Objekt- und Gesichtserkennungsfunktionen", sagte McGuire.

Zukünftige Entwicklungen könnten die Anzahl der Elektroden erhöhen, die Hinzufügung einer zweiten Kamera zur Unterstützung der Entfernungswahrnehmung und Wärmebildgebung sowie integrierte Objekt- und Gesichtserkennungsfunktionen"

Herausforderungen und Chancen

Da die Schnittstelle zwischen Gehirn und Maschine ein äußerst komplexes Unterfangen ist, stehen die Entwickler von neuroprothetischen Geräten immer noch vor mehreren Herausforderungen.

"Es ist sehr schwierig, die außerhalb des Schädels aufgezeichnete Gehirnaktivität sehr detailliert zu interpretieren", erklärte Dr. Robert Flint, Professor für Neurologie an der Northwestern University in den USA. "Die Aufzeichnung von Hirnsignalen aus dem Inneren des Schädels ist in vielerlei Hinsicht wünschenswerter. Aber um auf diese Weise Signale zu erfassen, ist es offensichtlich notwendig, in den Schädel einzudringen. Das ist wirklich das Haupthindernis, das dem Fortschritt im Wege steht."

Die Verbesserung der Schnittstelle zwischen Gehirn und Maschine ist heute das Ziel mehrerer Neurotech-Startups wie Paradromics, Neuralink und Kernel.

Es ist sehr schwierig, die außerhalb des Schädels aufgezeichnete Gehirnaktivität mit allen Details zu interpretieren. Die Aufzeichnung von Hirnsignalen aus dem Inneren des Schädels ist in vielerlei Hinsicht wünschenswerter. Aber um auf diese Weise Signale zu erfassen, ist es offensichtlich notwendig, in den Schädel einzudringen. Das ist wirklich das Haupthindernis, das dem Fortschritt im Wege steht."

Trotz der Herausforderungen hat die Neuroprothetik ein enormes klinisches Potenzial, so dass der Markt bis 2026 ein Wachstum von 14% gegenüber dem Vorjahr erwarten lässt. In Zukunft werden die Geräte immer kleiner und kleiner, mit immer ausgefeilteren Arrays, längerer Akkulaufzeit und größerer Nutzung von drahtlos übertragenen Daten und Energie.

Langfristige Datensätze, die über einen Zeitraum von Jahren unter Beteiligung von Personen aufgezeichnet wurden, die zugelassene Medizinprodukte wie Tiefenhirnstimulatoren implantiert haben, werden ebenfalls verfügbar sein. Dies wird der maschinellen Lernseite des Feldes bei der Entwicklung und Verfeinerung neuer Regelalgorithmen helfen.

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