Wissenschaftler um Zhenan Bao von der Stanford ­University haben eine weiche Folie entwickelt, die bei ­mechanischem Druck ähnliche Signale erzeugt wie die Tastrezeptoren der menschlichen Haut. Damit lassen sich Hirnneurone direkt stimulieren. Gestützt auf diese Methode ist es vielleicht möglich, Prothesen zu entwickeln, die ihren Trägern bei Berührung eine sensorische Rückmeldung geben. An solchen "fühlenden Prothesen" besteht großer Bedarf, sie sind bislang technisch aber kaum realisierbar. Bestimmte Rezeptoren in der Haut, so genannte Merkel-Zellen, übersetzen Druckeinwirkungen in elektrische Impulse, deren Frequenz von der Druckstärke abhängt. Die Impulse laufen über Nervenbahnen ins Gehirn. Um jenes System nachzuahmen, versehen die Forscher eine Folie mit einem feinen Netz aus Schaltkreisen organischen Materials. Diese produzieren periodische Spannungsspitzen, die denen der natürlichen Rezeptoren ähneln. Um die Frequenz der Spannungsspitzen zu regulieren, setzen die Wissenschaftler piezoresistive Elemente ein, also solche, die ihren elektrischen Widerstand druckabhängig verändern. Mit zunehmendem Druck auf die Folie steigt die elektrische Spannung in den Schaltkreisen – und mit ihr die Frequenz des Ausgangssignals, was dem Verhalten der Merkel-Zellen entspricht.

Bestimmte Rezeptoren in der Haut, so genannte Merkel-Zellen, übersetzen Druckeinwirkungen in elektrische Impulse, deren Frequenz von der Druckstärke abhängt. Die Impulse laufen über Nervenbahnen ins Gehirn. Um jenes System nachzuahmen, versehen die Forscher eine Folie mit einem feinen Netz aus Schaltkreisen organischen Materials. Diese produzieren periodische Spannungsspitzen, die denen der natürlichen Rezeptoren ähneln. Um die Frequenz der Spannungsspitzen zu regulieren, setzen die Wissenschaftler piezoresistive Elemente ein, also solche, die ihren elektrischen Widerstand druckabhängig verändern. Mit zunehmendem Druck auf die Folie steigt die elektrische Spannung in den Schaltkreisen – und mit ihr die Frequenz des Ausgangssignals, was dem Verhalten der Merkel-Zellen entspricht.

Die so erzeugten Impulse leitete das Team über feine Drähte direkt in Gewebe aus dem somatosensorischen Kortex von Mäusen. In dieser Hirnregion liegen Neurone, die beim lebenden Tier den Tastsinn repräsentieren. Stimuliert von den künstlichen Spannungsspitzen, zeigten sie natürliche Aktivitätsmuster. In einem weiteren Experiment brachte das Team die Impulse über Lichtblitze ins Hirn­gewebe ein, ermöglicht durch eine optogenetische Mani­pu­lation der Gehirnzellen. Insbesondere die zweite Methode habe sehr gute Ergebnisse geliefert, so die Forscher.