Medizin: Dieser Biochip ahmt die Netzhaut nach

Einem internationalem Team rund um Francesca Santoro vom Forschungszentrum Jülich ist es gelungen, einen intelligenten Biochip zu entwickeln, mit dessen Hilfe Netzhautimplantate besser mit dem menschlichen Köper verschmelzen können. Das Material ist bioverträglich, flexibel und übernimmt Aufgaben der Netzhaut. In Zukunft könnte man mit Hilfe solcher Chips auch neuronale Netzwerke nachbauen.

Biochip ahmt Netzhaut nach

Das Prinzip des Biochips basiert auf einer Schicht von lichtempfindlichen Molekülen, die auf einem leitfähigen Polymer aufgetragen wird. Diese Schicht kann erfassen, wie viel Licht auf die Oberfläche trifft und diese Information dann in elektrische Impulse umwandeln und weitergeben. Die Funktionsweise ähnelt damit dem menschlichen Auge. „ Unser organischer Halbleiter erkennt, wie viel Licht auf ihn fällt. Ähnliches passiert in unserem Auge. Durch die Menge an Licht, die auf die einzelnen Fotorezeptoren trifft, entsteht schließlich das Bild im Gehirn„, erklärt Santoro. Außerdem sind alle verwendeten Komponenten für den menschlichen Körper ungiftig. Zudem ist das Material verformbar und funktioniert mit Ionen, weshalb es besonders gut in den menschlichen Körper eingebracht werden kann.

„Unsere Körperzellen nutzen ebenfalls Ionen, um bestimmte Prozesse zu steuern und Informationen auszutauschen„, so Santoro, ihres Zeichens PRfessorin für Neuroelektronische Grenzflächen an der RWTH Aachen. In dem Proof-of-Concept zeigt das Team, dass die neuen Chips in der Lage sind, typische Retina-Eigenschaften zu imitieren. In einem nächsten Schritt ahmten sie dann mit den Chips auch reguläre Nervenzellen nach.

Anwendung in künstlichen neuronalen Netzen

Während die Forscher:innen zunächst nur einzelne Nervenzellen nachahmten, denkt Santoro bereits weiter. „Damit können wir die verzweigte Struktur der menschlichen Nervenzelle nachbilden„, sagt sie. Die dreidimensionale Struktur der Chips macht es leichter für echte Zellen, Verknüpfungen mit den künstlichen aufzubauen.

Zudem eignet sich das Material als Grundlage, um künstliche neuronale Netzwerke aufzubauen. Laut Santoro könnten solche künstliche Neuronen eingesetzt werden, um eine Computertechnik zu ermöglichen, die die Arbeitsweise des Gehirns auf allen Ebenen imitiert. Dies wäre ein großer Fortschritt gegenüber herkömmlichen künstlichen Intelligenzen, die darauf basieren, die selbstlernende Arbeitsweise sich verändernder neuronaler Netze mittels ausgeklügelter Software nachzubilden.

via FZ Jülich