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Stimulation mit Sound: Ultraschall-Helm soll Soldatenhirne manipulieren

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Ein US-Forscher will Soldatenhelme zu Hirnschrittmachern aufrüsten: Fokussierter Ultraschall soll die Wachsamkeit steigern, Stress abbauen und traumatische Hirnverletzungen verhindern. Das Pentagon ist interessiert.

Ultraschall-Helm: Hirnsteuerung für Soldaten Fotos
U.S. Air Force

Es gibt Patienten, denen nur ein direkter Eingriff ins Gehirn hilft. Bei schweren Fällen von Parkinson oder Zittern (Tremor) implantieren Mediziner Elektroden direkt ins Gehirn. Ein Steuergerät, das beispielsweise an der Brust hängt, gibt die elektrischen Impulse, die über Kabel direkt in die betroffenen Hirnregionen gelangen. Auch beim Tourette-Syndrom haben sich Hirnschrittmacher für Patienten bewährt.

Eine solche "tiefe Hirnstimulation" hat jedoch den Nachteil, dass Leitungen in den Kopf gelegt werden müssen. Seit einigen Jahren experimentieren Wissenschaftler daher mit sogenannten nicht-invasiven Methoden, die ohne chirurgischen Eingriff auskommen. Ultraschall gilt dabei als eine vielversprechende Technik.

Wozu sie in der Lage ist, haben Experimente mit Ratten und Mäusen gezeigt. Wissenschaftler der Harvard Medical School haben Ultraschallwellen so fokussiert, dass sie bei Ratten die visuelle Wahrnehmung unterdrücken konnten. William Tyler von der Arizona State University hat den Motorkortex von Mäusen stimuliert, der Bewegungen steuert. Mithilfe von Ultraschall konnte der Hirnforscher so Bewegungen der Tiere gezielt auslösen.

Wenn sich Gehirne von Tieren manipulieren lassen, dann muss das prinzipiell auch bei Menschen gehen. Und so tüftelt Tyler bereits an einem Hirnschrittmacher auf Ultraschallbasis, der in Stahlhelme von Soldaten integriert werden kann. Das Pentagon ist sehr interessiert. Über die eigene Technologieabteilung Darpa finanziert die US-Armee die Forschungsarbeiten Tylers.

Poren freischütteln

Der Forscher sieht großes Potential in der Technologie: "Jeder einzelne Aspekt der menschlichen Wahrnehmung, seine Gefühle und sein Verhalten werden über Gehirnaktivitäten gesteuert", schreibt er in einem Beitrag für den Blog "Armed with Science" der US-Armee. Wer das Gehirn beeinflussen könne, verfüge daher über eine mächtige Technologie. Wer die Neuroanatomie kenne, könne jede einzelne Funktion regulieren.

Ultraschall ist nicht die einzige Möglichkeit für solche Manipulationen. Auch Magnetfelder bringen die Abläufe in den grauen Zellen durcheinander. Mit der sogenannten Transkraniellen Magnetstimulation (TMS) können Regionen stimuliert oder gehemmt werden, beispielsweise bei Krankheiten wie Tinnitus, Epilepsie oder Parkinson.

TMS hat jedoch den Nachteil, dass damit im Grunde nur die Oberfläche des Gehirns erreicht wird. Bei der Ultraschall-Stimulation ist das anders: Theoretisch kann jeder Bereich im Kopf gezielt manipuliert werden. Die Soundwellen machen im Grunde nichts anderes, als Poren freizuschütteln, so dass Ionen sich in die oder aus den Nervenzellen bewegen können. Dadurch wird die Produktion von Neurotransmittern erhöht. Das sind die chemischen Stoffe, die Informationen von einer Nervenzelle zur nächsten transportieren.

Ein Helm mit Ultraschall-Hirnschrittmacher könnte für verschiedene Zwecke eingesetzt werden. Tyler denkt daran, die Aufmerksamkeit und die Wahrnehmung zu pushen, Stress abzubauen und Schmerz zu lindern. Im Falle von Verwundungen am Kopf könnte ein solcher Helm auch vor sogenannten traumatischen Hirnverletzungen schützen.

Lebenslangen Schaden verhindern

"Wirklich schädlich ist nicht die ursprüngliche Verletzung", sagte Tyler dem Magazin "Wired". Das Problem seien die Stoffwechselschäden, die freien Radikale und die Schwellungen in den Stunden danach. "Wer seine Steuerung wieder zusammenflicken und den Auslöser für den sofortigen Eingriff drücken kann, könnte eine lebenslange Hirnschädigung verhindern."

Tylers Team hat bereits Prototypen eines Helms mit Hirnschrittmacher entwickelt und die Ideen zum Patent angemeldet. Zudem hat der Forscher die Firma Synsonix gegründet, die die Technik vermarkten soll.

Die Idee, statt eines OP-Messer mit Schallwellen in den menschlichen Körper einzugreifen, ist nicht einmal neu. Nierensteine werden schon seit Jahren mit gebündelten Schallwellen zertrümmert (Lithotripsie) - und zwar bei 90 Prozent aller betroffenen Patienten.

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