Seh-Chip für blinde Augen
Eine künstliche Netzhaut soll Blinden dereinst ermöglichen, wieder etwas zu sehen. Westschweizer Forscher arbeiten an der Entwicklung eines Mikro-Chips.
Bis zum Einsatz in einem menschlichen Auge wird es aber noch Jahre dauern.
Netzhaut-Degenerationen sind häufige Ursachen von Blindheit und Seh-Behinderung. Sie sind heute nicht oder nur teilweise heilbar. Mikro-Chips, die ins Auge eingepflanzt werden, sollen dereinst die Funktion der geschädigten Netzhaut teilweise übernehmen.
So könnten Blinde eines Tages zumindest im Ansatz wieder sehen. Das hoffen viele Betroffene und Forscher-Gruppen, die seit Jahren an der Entwicklung eines Seh-Chips arbeiten, vor allem in den USA und in Deutschland.
Warum erst jetzt?
Letzten Herbst hat auch das Genfer Universitäts-Spital in Zusammenarbeit mit Instituten der ETH Lausanne ein derartiges Projekt lanciert.
“Die Aussichten für ein solches Projekt sind heute besser geworden, weil hier physiologisches Wissen und technische Möglichkeiten aufeinander treffen”, sagt Philippe Renaud am Zentrum für Mikro-Technologie der ETH Lausanne. Das Projekt habe inzwischen bereits einen Stand erreicht, der sich im internationalen Vergleich durchaus sehen lassen könne.
Erster Prototyp
Was die Westschweizer Forscher vorzuweisen haben, zieht Renaud aus einer Dose: einen ersten Prototypen des Implantats – eine schmale, hauchdünne Kunststoff-Folie von etwa 4 Zentimeter Länge.
Das eine Ende ist ein wenig breiter. Darauf ist ein winziges Plättchen zu sehen: “Auf diesem Chip von einem Millimeter Kantenlänge sind 14 Reihen mit je 14 künstlichen Sehzellen‚ so genannten Pixeln, angeordnet“, erklärt der Professor.
Jedes Pixel besteht aus drei Bestandteilen: Eine Photo-Diode wandelt das Licht in Strom um. Winzige elektronische Schaltkreise bearbeiten dieses Signal. Und eine Elektrode leitet das bearbeitete Signal an Zellen der Netzhaut weiter.
Nervenzellen als Vorbild
Die elektronischen Schaltkreise bewirken, dass das Licht in elektrische Impulse umgewandelt wird, deren Frequenz mit der Licht-Intensität zunimmt. Natürliches Vorbild dafür ist der Vorgang in den Nervenzellen, bei denen Reize eine rasche Folge von Entladungen hervorrufen, im Fachjargon Spikes genannt.
Das Substrat der Schaltkreise besteht aus Silizium, die Elektroden sind aus Aluminium. “Beide Materialien sind im Körper nicht beständig, deshalb haben wir den Chip in Polyimid – einen biokompatiblen Kunststoff – eingepackt und die Elektroden mit Platin beschichtet“, sagt Dominik Ziegler, der im Rahmen seiner ETH-Diplomarbeit an der Entwicklung gearbeitet hat.
Auch mussten die Chips für den Gebrauch als Netzhautimplantat viel dünner gemacht werden: Die Dicke von ursprünglich einem halben Millimeter wurde auf nur 30 Tausendstel Millimeter reduziert.
Versuche mit Ratten
Die Forscher haben nicht die Absicht, diesen Chip gleich bei Patienten einzusetzen. Bis es soweit sein wird, braucht es noch viel Arbeit.
Dass ein solcher Chip überhaupt chirurgisch implantiert werden kann, zeigten Tierversuche vor einige Wochen am französischen Institut national de la santé et de la recherche médicale (INSERM) in Paris, unter der Leitung eines Augen-Chirurgen des Genfer Universitäts-Spitals.
Implantate, die allerdings elektronisch inaktiv waren, wurden bei Ratten unter die Netzhaut eingesetzt. Eine zweite Testserie hat soeben begonnen.
Parallel dazu betreiben die Forscher Grundlagenforschung. An der Augenklinik in Genf statteten sie gesunde Testpersonen mit einer speziellen Brille aus. Dadurch sahen die Probanden die Umgebung wie durch einen Sehchip.
Das Experiment zeigte, dass einige Hundert Pixel bereits das Lesen von Texten ermöglichen. Dabei werden wenige Buchstaben auf einmal erfasst und so Stück für Stück ganze Wörter und Sätze gelesen.
Fehlentwicklungen vermeiden
Philippe Renaud betrachtet es als sehr wichtig, dass das Projekt auf verschiedenen Fronten als Ganzes vorangetrieben wird. So könne man manche Fehlentwicklungen einer Technologie vermeiden.
Der Sehchip muss schliesslich chirurgisch einsetzbar und den biologischen Gegebenheiten angepasst sein.
Vor allem aber hütet sich Renaud davor, zu viel Optimismus zu zeigen. Bis zum ersten Einsatz im Auge eines menschlichen Patienten – falls es überhaupt soweit kommt – werde es wohl noch mindestens fünf Jahre dauern.
Er ist jedoch zuversichtlich, dass langfristig Seh-Chips Patienten mit Netzhaut-Degenerationen helfen können, bis es in einer noch ferneren Zukunft gar rein biologische Lösungen geben könnte, wie zum Beispiel die Züchtung und nachträgliche Implantation von Netzhautgewebe.
swissinfo, Jean-Jacques Daetwyler
Die Idee, blinde Menschen zu ihrer Sicherheit mit einem weissen Stock auszurüsten, hatte 1930 eine französische Aristokratin in Paris.
Der 15. Oktober ist der internationale Tag des “Weissen Stocks”
Elektronische Schaltkreise bewirken, dass Licht in elektrische Impulse umgewandelt wird, deren Frequenz mit der Licht-Intensität zunimmt.
Natürliches Vorbild ist der Vorgang in den Nervenzellen, bei denen Reize eine rasche Folge von Entladungen hervorrufen, im Fach-Jargon Spikes genannt.
Nach Ansicht der Projekt-Teilnehmer dürfte dieses Konzept am ehesten zum Erfolg führen. Eine zweite Testserie ist im Gang. Das Implantat enthält dabei nur wenige einfache Elektroden.
Diese werden über feine Drähte an einen Computer angeschlossen, mit dem ähnliche Signale simuliert werden, wie sie die Schaltkreise der künstlichen Sehzellen erzeugen.
So sollen die Signale optimiert und die Einstellungen der Schaltkreise entsprechend festgelegt werden.
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