Asynchron und salzkorngroß

Nur 300 mal 300 Mikrometer ist der Chip groß, mit dem sich Neurowissenschaftler der Brown University in Providence, Rhode Island, künftig Sensordaten von der Gehirnoberfläche beschaffen wollen. Zum Größenvergleich liegt hier eine 10-US-Cent-Münze daneben, ein »Dime« mit knapp 18 Millimeter Durchmesser.

Ihren Prototypen versah die Gruppe um Jihun Lee dazu mit einem Messgerät, das die blitzschnellen Aktionspotenziale von Nervenzellen aufzeichnet, und einem Funksender, der die Werte an einen Empfänger sendet. Das Besondere: Ihr Konzept orientiert sich an der Arbeitsweise des Gehirns selbst, schreiben die Fachleute im Magazin »Nature Electronics«. Nervenzellen sind nicht daueraktiv, zwischen den seltenen Phasen intensiver Aktivität liegen längere Phasen, in denen das Neuron verstummt. Außerdem organisiert sich das Gehirn weitgehend ohne zentralen Taktgeber, anders etwa als ein herkömmlicher Computer – und anders als viele herkömmliche Sensornetzwerke. Ihren Chip hätten sie darum erst miniaturisieren können, als sie diese beiden Verarbeitungsprinzipien für das Design des Bauteils übernahmen.

In ihrer Vision sollen einmal tausende solcher Sensoren auf das Gehirn von Versuchstieren oder sogar von menschlichen Probanden aufgebracht werden, wo sie eine Art Livebild der neuronalen Aktivität nach außen vermitteln – in ersten Computersimulationen testeten sie ihre Technologie an 8000 gleichzeitig implantierten Sensoren. In der Realität dürfte das zunächst wohl nur am offenen Gehirn funktionieren: Das Funksignal der Winzlinge würde nicht ohne Weiteres durch die dicke Schädeldecke nach außen dringen. Auch die Energieversorgung, die auf dem gleichen Weg per Funk erfolgt, würde durch diese Barriere gestoppt.