Ein blumenförmiger weicher Roboter könnte die Hirnüberwachung weniger invasiv machen.

Eine winzige, flexible Maschine könnte eines Tages Neurologen dabei helfen, elektrische Aktivitäten im Gehirn abzuhören, um Anfälle zu lokalisieren und potenziell zu behandeln.

Das blumenförmige Gerät wird durch ein Loch von nur 1 bis 2 Zentimetern in den Schädel eingeführt und entfaltet ein flexibles Sensorsystem, welches die Oberfläche des Gehirns berührt und somit die elektrische Aktivität überwacht, berichten Forscher am 10. Mai in Science Robotics. Eine erfolgreiche Demonstration an einem Minischwein legt nahe, dass das Gerät eine weniger invasive Möglichkeit darstellen könnte, Sensoren direkt auf dem Gehirn zu platzieren, was derzeit den Entfernung eines großen Teils des Schädels erfordert.

Das Gerät ist als Soft-Roboter bekannt: soft, weil es im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Geräten aus flexiblen Materialien hergestellt ist und Roboter, weil sein Sensorsystem sich bewegt und sich wie eine Blume öffnet, sobald es implantiert wurde (SN: 3/3/21).

"Von allen Soft-Robotern, die ich gesehen habe, ist es einer, bei dem man sagt: 'Wow, das wird wahrscheinlich die Art und Weise, wie wir Dinge in der Neurochirurgie tun, potenziell verändern'", sagt Joseph Madsen, Neurochirurg an der medizinischen Fakultät der Harvard University, der nicht an der Studie beteiligt war. "Die Idee eines Roboters, der sich intern entfaltet und über das Gehirn geht, ist einfach sehr elegant."

Das Robotergerät besteht aus einem zentralen Knotenpunkt, umgeben von sechs flachen, blütenförmigen Sensoren aus weichem, flexiblem Material. Zunächst sind die Blüten in den Knoten gefaltet. "Es ist ein bisschen wie ein Handschuh, bei dem man es nach außen umklappt", sagt Stéphanie Lacour, Bioingenieurin an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne in Genf.

Nachdem die Maschine in den Schädel eingeführt wurde, drückt eine Salzlösung die Blüten sanft auf und sie liegen flach auf der Oberfläche des Großhirns. Sensoren in jeder Blüte signalisieren, wenn sie sich an ihrem Platz befinden und beginnen dann, das Gehirn zu überwachen, indem sie Informationen über elektrische Kabel an einen Monitor senden.

Lacour und ihre Kollegen testeten einen Prototypen im Gehirn eines Minischweins und implantierten das etwa margeritengroße Sensorsystem erfolgreich im Schädel und zeichneten die elektrische Aktivität auf. Die Technologie könnte für den menschlichen Einsatz auf eine größere Fläche skaliert werden, erklärt Lacour. Zukünftige Versionen könnten bidirektional sein und nicht nur die Gehirnaktivität erfassen, sondern auch stimulieren. Das könnte es dem Gerät ermöglichen, Anfallsaktivitäten zu stoppen, Gehirnbereiche zu stimulieren, die durch Schlaganfälle beschädigt wurden oder als Gehirn-Maschine-Schnittstelle zu dienen, um es den Menschen zu ermöglichen, Geräte zu steuern (SN: 2/11/21).

Die Forscher haben ein Unternehmen gegründet, um die Technologie weiterzuentwickeln und die zusätzlichen Tests durchzuführen, die erforderlich sind, um die Zulassung für den Einsatz beim Menschen zu erhalten.