Brain-Computer-Interface aus Deutschland „Unser System gewährt Lese/Schreib-Zugriff auf das Gehirn“

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Nach der erfolgreichen zweiten Implantation seines Brain-Computer-Interface-Systems in den USA spricht CorTec-CTO Dr. Martin Schüttler über die deutsche Neurotechnologie, die Patienten mit Gedankensteuerung helfen soll.

Das Freiburger Unternehmen CorTec hat sein vollständig implantierbares Brain-Computer-Interface-System „Brain Interchange“ zum zweiten Mal erfolgreich bei einem Patienten eingesetzt. Die Implantation erfolgte am Harborview Medical Center in Seattle im Rahmen einer FDA-genehmigten klinischen Studie zur Schlaganfall-Rehabilitation. Das deutsche BCI-System kombiniert kontinuierliche neuronale Aufzeichnung mit adaptiver Echtzeit-Stimulation und nutzt einen durchdachten Closed-Loop-Ansatz für personalisierte neurotherapeutische Interventionen. Dr. Martin Schüttler, Mitgründer und CTO von CorTec, erklärt im Interview die technischen Details und Zukunftspläne.

Herr Dr. Schüttler, welche drahtlose Übertragungstechnologie nutzen Sie und wie lösen Sie die Herausforderungen der Datenübertragung durch Körpergewebe?

Wir nutzen Radiofrequenz-Kommunikation um eine Frequenz um 2,54 GHz basierend auf Elektronikkomponenten, die für Bluetooth-Kommunikation entwickelt wurden. Parallel dazu verwenden wir magnetische Induktion mit 130 kHz, um unser Implantat, das selbst keine Batterie hat, durch die Haut hindurch mit Energie zu versorgen.

Welche Materialien und Beschichtungen setzen Sie ein, um Langzeitverträglichkeit im Gehirngewebe zu gewährleisten?

Wir setzen nur Materialien ein, die seit Jahrzehnten erfolgreich in Humanimplantaten eingesetzt werden. Direkt in Kontakt mit Hirngewebe stehen nur zwei Materialien. Dazu gehören medizinisches Silikon und eine hochreine Legierung aus Platin und Iridium.

Welche Komponenten des Brain-Interchange-Systems werden tatsächlich in Deutschland entwickelt und gefertigt? Wo liegen die Kernkompetenzen?

Außer Rohmaterialien und den meisten einzelnen Elektronikbauteilen wurde das System komplett in Deutschland entwickelt, inklusive dem Hirnsignal-Verstärker-Chip. Das System wird fast komplett in Deutschland zusammengebaut. Ausgenommen ist ein einzelner Fertigungsschritt, der in der Schweiz erfolgt.

Das Brain Interchange ist als 'vielseitige Plattform' konzipiert. Welche weiteren Anwendungen entwickeln Sie und wie öffnen Sie das System für externe Entwickler?

Das System ist eine Plattform, die es ermöglicht, kleinste Hirnsignale mit 32 Elektroden aufzunehmen und kabellos aus dem Körper zu einem Computer zu senden. Gleichzeitig kann jeder der 32 Kontakte genutzt werden, um das Gehirn über ein Kommando des Computers elektrisch zu stimulieren. Das System gewährt somit Lese-/Schreibzugriff auf das Gehirn. Für verschiedene Anwendungen werden sowohl die Art der Elektroden als auch die Software angepasst. Die Software steuert die Aufnahme der Hirndaten, wertet sie aus und initiiert bei Bedarf eine Hirnstimulation oder steuert weitere Geräte mittels der Hirndaten.

CorTec stellt dabei eine Programmierschnittstelle zur Verfügung, die externe Entwickler nutzen können, um neue Anwendungen per Software aufzubauen. Diese Software bestimmt letztlich, wozu das Implantatsystem genutzt werden kann und wie es funktioniert. Beispielsweise lässt sich das Brain Interchange so programmieren, dass es auf bestimmte Hirnsignale mit einer elektrischen Stimulation reagiert, um epileptische Anfälle zu unterbinden. Mit einer anderen Programmierung ist es möglich, den Mauszeiger eines Computers mittels Gedanken zu steuern.

Warum haben Sie sich für den FDA-Weg entschieden? Wann planen Sie die CE-Zertifizierung für den europäischen Markt?

Wir führen derzeit mit Genehmigung der Zulassungsbehörde FDA in den USA eine Machbarkeitsstudie bei der Schlaganfall-Rehabilitation durch. Diese Studie dient nicht der Produktzulassung mit anschließender Vermarktung des Implantats, sondern erlaubt zunächst nur die grundlegende Untersuchung, ob mit einem Hirnimplantat eine verbesserte Schlaganfall-Rehabilitation möglich ist.

Ähnliche Machbarkeitsstudien mit anderen Fragestellungen sind auch in Europa geplant und werden voraussichtlich bereits 2026 starten. Dass die US-Studie zuerst durchgeführt wird (Start 2025), liegt unter anderem an Fördermitteln, die für solche Studien in den USA zur Verfügung stehen.

Eine CE-Zertifizierung ist die Voraussetzung für die Kommerzialisierung des Systems in Europa. Hierfür bedarf es zusätzlicher Studien, die mit der Zielsetzung der Produktzulassung durchgeführt werden. Diese Studien sind der Darstellung der medizinischen Machbarkeit nachgelagert. Mit Produktzulassungs-Studien können wir, je nach Anwendung, 2027 oder 2028 beginnen.

Wie funktioniert die Zusammenarbeit mit den US-Universitäten? Planen Sie ähnliche Kooperationen in Deutschland?

Wir kooperieren mit einigen US-Universitäten in Projekten mit verschiedenen medizinischen Schwerpunkten, indem wir den Großteil der Technologie bereitstellen und bei der Vorbereitung und Durchführung der klinischen Studien helfen. Ähnliche Kooperationen sind in Deutschland geplant, noch haben wir aber leider keine konkrete Zusage für die Durchführung einer klinischen Studie hier vor Ort.

Welche technischen Weiterentwicklungen planen Sie für die nächsten fünf Jahre? Stichwort: KI-Integration, Miniaturisierung, neue Materialien?

Unser System nimmt eine ganze Menge hochsensibler Hirndaten auf. Hierfür möchten wir die Cloud-Anbindung weiterentwickeln sowie weitere Möglichkeiten der Interpretation der Hirndaten mittels KI entwickeln. Wo es möglich ist, ist die weitere Miniaturisierung der Implantate sowie die Anhebung der Anzahl der elektrischen Kontakte interessant, letzteres im Wesentlichen, wenn das Implantat zur Steuerung von Technologie durch Gedanken verwendet wird.

Den Einsatz neuer Materialien versuchen wir weitestgehend zu vermeiden, da die Untersuchung der Wechselwirkung von Materialien mit dem Körper auf Jahrzehnte Implantationszeit projiziert extrem zeit- und kostenintensiv ist. Diese sogenannte biologische Bewertung neuer Materialien ist jedoch für die Langlebigkeit der Technik im Körper und für die Patientensicherheit absolut unverzichtbar. (heh)

Brain-Computer-Interface

Deutsches Hirn-Implantat zum zweiten Mal implantiert

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