Sie haben richtig gelesen, Elektroden können in das Gehirn implantiert werden!

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Ishimiya

Hersteller: China Science Expo

Können Sie sich das vorstellen? In Zukunft wird es genügen, eine Elektrode mit einer Nadel in das Gehirn zu implantieren und mithilfe einiger medizinischer Methoden die Symptome zu lindern, die das Leben von Patienten mit neurologischen Erkrankungen beeinträchtigen.

Diese scheinbar ferne Idee könnte dem Erfolg einen Schritt näher bringen. In einer kürzlich in der Fachzeitschrift Science erschienenen Veröffentlichung gelang es Wissenschaftlern, Elektroden in die Gehirne lebender Organismen zu implantieren. Dies gibt den Menschen Hoffnung, dass Technologie ihr Leben erneut verändern kann!

Gehirn

(Fotoquelle: Veer Gallery)

Wie implantiert man Elektroden ins Gehirn?

Wie gelingt es Wissenschaftlern also, leitfähige Elektroden in lebenden Organismen zu positionieren und zu installieren?

Die Wissenschaftler entwickelten eine Mehrkomponenten-Gelmischung aus ungiftigen Inhaltsstoffen. Wenn das Gelgemisch in den Körper injiziert wird, katalysieren endogene Enzyme im Nervengewebe des Körpers die Vorläufer der Mischung und führen eine Reihe von oxidativen Polymerisations- und Vernetzungsreaktionen durch, um Ionen-Elektronen-Mischpolymere mit leitfähigen Eigenschaften zu erzeugen. So entsteht schließlich eine gleichmäßige, weiche Elektrode, die im Körper lange Zeit stabil bleibt.

Elektrodenbildungsprozess

(Bildquelle: Referenz 1)

Wissenschaftler injizierten dieses Gel in den Kopf, die Schwanzflosse, das Herz und um das Nervengewebe von Blutegeln von Zebrafischen und stellten fest, dass Veränderungen in der eigenen Struktur des Gels zu einer Leitfähigkeit im Körper führten, wenn es mit natürlichen Molekülen im Körper in Kontakt kam. Diese Elektrode schädigt weder das Gewebe des Organismus noch verursacht sie eine Immunabstoßungsreaktion des Körpers.

Einfach ausgedrückt haben Wissenschaftler ein Gel entwickelt, das für Organismen weder schädlich ist noch von ihnen abgestoßen wird. Nachdem dieses Gel in den Körper gelangt ist, kann es durch strukturelle Veränderungen Leitfähigkeit erzeugen.

Mit dieser Methode wird das leitfähige Material erfolgreich um bestimmtes Nervengewebe im Körper herum positioniert, wodurch eine geeignete interaktive Schnittstelle für die Nervenstimulation entsteht. Mit der Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie ist es durchaus möglich, integrierte elektronische Schaltkreise in lebenden Organismen zu erzeugen!

In vivo gebildete Elektroden

(Bildquelle: Referenz 1)

Welche anderen "High-Tech" können in den Körper implantiert werden

Neben der Implantation von Elektroden in der Nähe von Nerven gibt es noch weitere „Hightech“-Geräte, die in den menschlichen Körper implantiert werden können und Menschen in Not gute Nachrichten bringen.

Neuronale Implantate

Um die Unannehmlichkeiten zu lindern, die neurologische Funktionsstörungen für den menschlichen Körper verursachen, haben das US-Verteidigungsministerium und die National Institutes of Health viel Geld in die Erforschung neuronaler Implantate investiert.

Ein neuronales Implantat ist ein spezielles Gerät, das mit Neuronen im menschlichen Körper interagieren und diese erfassen kann. Wenn wir denken oder uns erinnern, werden die Neuronen in unserem Gehirn aktiviert und senden gepulste elektrische Wellen aus, die implantiert und aufgezeichnet werden können.

Daher kann das implantierte Gerät die spezifische Aktivität der Nerven im Gehirn gut aufzeichnen. Auf dieser Grundlage kann eine externe Kontrolle des Nervensystems erreicht werden. Mithilfe dieser Technologie ist es möglich, das Gedächtnis zu verbessern, Funktionsstörungen der Gehirnnerven zu reduzieren usw.

Gehirngedächtnis

(Fotoquelle: Veer Gallery)

Künstliches Herz

Das Herz ist die treibende Kraft, die das menschliche Leben sichert. Wenn das Herz einmal erkrankt ist, hat dies direkte Auswirkungen auf das Überleben des Menschen. Glücklicherweise hat das magnetisch schwebende künstliche Herz mehr Herzpatienten Hoffnung gebracht.

Das künstliche Herz ähnelt einem Lautsprecher, der um die Taille getragen wird. Es ist weniger als 3 cm dick, hat einen Durchmesser von 5 cm und wiegt weniger als ein halbes Pfund, was es sehr tragbar macht. Das Funktionsprinzip des künstlichen Herzens beruht auf den Eigenschaften von Permanentmagneten und Elektromagneten. Durch die effektive Regulierung beider kann das Blutpumpvolumen reduziert werden. Darüber hinaus gelang es den Forschern, das künstliche Herz mit dem Blut im Körper kompatibel zu machen und so die Probleme der In-vitro-Abstoßung und Thrombose zu lösen.

Dabei ist jedoch eines zu beachten. Ein künstliches Herz muss ständig mit Energie versorgt werden. Sobald der Strom abgeschaltet wird, besteht Lebensgefahr. Daher muss sichergestellt werden, dass es im Alltag nicht zu Stromausfällen kommt.

Herz

(Fotoquelle: Veer Gallery)

Abschluss

Die Entwicklung der modernen Wissenschaft hat uns geholfen, viele scheinbar fantastische Ideen zu verwirklichen und auch kranken Menschen neue Hoffnung zu geben. Ich bin davon überzeugt, dass die in den menschlichen Körper implantierten „Hightech“-Geräte mit der Weiterentwicklung der Wissenschaft über stabilere und leistungsfähigere Funktionen verfügen werden, was der Menschheit wirklich zugutekommt und die Veränderung des Lebens durch Wissenschaft und Technologie weiter vorantreibt.

Quellen:

[1] Strakosas, Xenofon; Biesmans, Hanne; Abrahamsson, Tobias; et al. Metaboliteninduzierte In-vivo-Fertigung substratfreier organischer Bioelektronik. Science, 2023, 379, 6634, 795-802.

[2] Fang Siyuan. Untersuchungen zu den Stützeigenschaften von zentrifugalen Magnetschwebe-Herzpumpen[D]. Technische Universität Wuhan, 2012.

[3] Yang Dan, et al. Implantierbare neuronale Mikroelektroden. Materialprüfung. 2020, 34(01).

Herausgeber: Guo Yaxin