Die Neurotechnik ist eine noch recht junge Forschungsrichtung. Mithilfe von ingenieurwissenschaftlichen Methoden versucht man zu verstehen, wie das Nervensystem arbeitet – und wie man es technisch unterstützen und beeinflussen könnte. Dazu die arbeitet Neurologie mit der Elektrotechnik zusammen, die Automatisierung mit der Mikrosystemtechnik, die Informatik mit der Nanotechnik.
Welch spannende Entwicklungen bei solch interdisziplinären Ansätzen herauskommen können, berichtete Thomas Stieglitz, Professor für Biomedizinische Mikrotechnik an der Universität Freiburg, in der Fachsession Gesundheit auf dem Deutschen Ingenieurtag 2025 am 15. Mai in Düsseldorf.
Krankheiten mithilfe von elektrischen Signalen behandeln
Vereinfacht gesagt lassen sich Signale, die im Organismus gesendet werden, technisch überschreiben, um damit beispielsweise Schmerzen zu lindern oder das Anfallsgeschehen bei Migräne oder Epilepsie zu beeinflussen. Es kann aber ebenso mithilfe der Neurotechnik dem Entzündungsgeschehen bei Arthritis oder bei rheumatischen Erkrankungen entgegengewirkt oder der Blutdruck gesenkt werden.
„Strom statt Pillen, das bringt es eigentlich ganz gut auf den Punkt“, erzählt Stieglitz. Viele Vorgänge im menschlichen Körper basierten auf elektrischen Signalen, beispielsweise die Reizleitungen im Nervensystem. „Da liegt die Idee eigentlich nahe, Krankheiten mithilfe von elektrischen Signalen anstatt mit Pharmaka zu behandeln.“
Elektrostimulation mittels Neuroimplantaten
Herzschrittmacher sind ein gutes Beispiel dafür oder das Cochlea Implantat, mit dem per Elektrostimulation das Hörvermögen im Innenohr wiederhergestellt wird. Ähnlich funktioniert die Rückenmarkstimulation bei schwerstem Schmerz oder bei Inkontinenz sowie die tiefe Hirnstimulation bei Bewegungsstörungen wie Morbus Parkinson.
Vielversprechend sind die Arbeiten an Neuroimplantaten, bei denen Signale aus dem Gehirn ausgelesen werden, um Hilfsmittel zu steuern. Erste Ansätze dazu gab es bereits in den 1960er-Jahren, etwa um bei Querschnittgelähmten mittels Elektrostimulation die Muskulatur wieder zu aktivieren oder nach einem Schlaganfall die Rehabilitation zu unterstützen. Stieglitz ist einer der Gründungsgesellschafter der Firma CorTec, die mittlerweile eine Zulassung für eine implantierbare Hirn-Computer-Schnittstelle für klinische Studien in den USA hat.
Signale des autonomen Nervensystems nutzen
Seit gut zehn Jahren lassen sich mithilfe der bioelektronischen Medizin sogar Signale des autonomen Nervensystems aufzeichnen. Dieses verbindet das zentrale Nervensystem mit den inneren Organen. Gelänge es, Signale in diesem Bereich zu verstehen, ließen sich Erkrankungen wie etwa Bluthochdruck elektrisch behandeln.
„Wir wissen, dass ein Reflex im Körper den Blutdruck stabilisiert. Bei diesem Baroreflex nehmen biologische Sensoren eine Dehnung der Blutgefäße auf und senden elektrische Impulse über die Nervenbahnen“, erklärt Stieglitz. In der Folge erweitern sich die Blutgefäße und der Blutdruck sinkt. Die Herzfrequenz ändert sich nicht. „Wenn wir die Nerven, die genau diese Signale übertragen, ganz spezifisch stimulieren und damit diesen Reflex hervorrufen, dann können wir gezielt den Blutdruck absenken – ganz ohne Medikamente.“
Neurotechnik bei Bluthochdruck, Schmerzen, rheumatoider Arthritis und COPD
In Deutschland arbeitet daran beispielsweise die Firma Neuroloop, zu deren Gründern auch Thomas Stieglitz zählt, ein Medizinprodukt auf den Markt zu bringen. Zudem gibt es Ansätze, rheumatoide Arthritis damit zu behandeln oder auch die Lungenkrankheit COPD. Und sogar bei Epilepsie ist diese Form der Elektrostimulation eine Option, wenn auch in Deutschland noch nicht zugelassen – vor allem für diejenigen, bei denen Medikamente nicht richtig wirken. Die Hoffnung ist, so eine Linderung oder gar eine vollständige Unterdrückung von Anfällen zu erreichen. Bei all diesen Einsatzbereichen geht es darum, mithilfe der Elektrostimulation besser, weil zielgerichteter das Krankheitsgeschehen zu lindern, als es mit Medikamenten möglich wäre, die zudem häufig entsprechende Nebenwirkungen haben.
Fühlende Prothesen als nächster Ansatz
Ein weiterer Forschungsansatz an der Schnittstelle zum Nerven, den Stieglitz verfolgt, gilt den fühlenden Prothesen. „Wie bekomme ich Informationen, die mit Sensoren in der Prothese erfasst werden, intuitiv zurück in den Körper?“, fragt Stieglitz. Wenn eine Handprothese ein Glas ergreift, mit welcher Kraft darf man dann drücken? Oder welche Informationen über den Untergrund kann eine Beinprothese an den Träger weitergeben?
Stieglitz und sein Team benötigen hierfür winzige implantierbare Elektroden, die das sensorische Feedback an die Nervenbahnen weiterleiten können. So etwas gibt es bisher nicht am Markt. Der Weg von der gezeigten Machbarkeit bis zu vollimplantierbaren Systemen ist aber noch weit.
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