Biomedizin

5 Schweizer Labore entwickeln Gehirn-Computer-Schnittstellen für die Medizin

Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCIs) revolutionieren die Medizin – und Schweizer Forscher sind dabei an der Spitze. Diese Technologien ermöglichen die direkte Kommunikation zwischen Gehirn und Maschine, um Menschen mit schweren Erkrankungen wie Parkinson, Epilepsie oder Lähmungen neue Lebensqualität zu schenken. Im Folgenden stellen wir fünf Schweizer Labore vor, die Pionierarbeit leisten.

Einleitung: Warum Schweizer Labore führend sind

Schweizer Forschungsinstitute kombinieren Präzisionsmechanik, Neurotechnik und KI-Expertise, um BCIs klinisch nutzbar zu machen. Von Miniaturchips für Gedankenübersetzungen bis hin zu Implantaten gegen Parkinson: Die Schweiz setzt auf interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Universitäten, Startups und Kliniken.

1. EPFL Lausanne: Der Mikrochip der Zukunft

Projekt: MiBCI-Chip zur Gedankenübersetzung

Die ETH Lausanne entwickelt den MiBCI-Chip – eine miniaturisierte Schnittstelle, die Hirnaktivität in Text umwandelt. Der nur 8 mm² große Chip erreicht 91,3% Genauigkeit beim Erkennen von 31 Zeichen und verbraucht dabei extrem wenig Strom.

Technologie Anwendung Vorteile
Miniaturisierte Elektroden Kommunikation für Gelähmte Implantierbar, geringer Energiebedarf
Distinktive neuronale Codes (DNCs) Entschlüsselung von Handschriftbewegungen Schnelle Datenverarbeitung
KI-gestützte Algorithmen Fehlerreduktion bei Übersetzungen Automatische Sinnprüfung von Sätzen

Erfolge:

  • Übersetzung mentaler Schreibbewegungen in lesbaren Text.
  • Erste Schritte hin zu Steuerung von Prothesen.

2. Wyss Center Genf: Hirngesteuerte Prothesen

Ziel: Unabhängigkeit für Querschnittsgelähmte

Das Wyss Center entwickelt hirngesteuerte Arme und Epilepsie-Monitoring-Systeme. Eine Schlüsselinnovation ist die Deep Brain Stimulation – ein „Hirnschrittmacher“, der Parkinson-Symptome lindert.

Anwendung Technologie Wirkung
Parkinson-Therapie Elektroden im Gehirn Reduktion von Zittern und Lähmungen
Epilepsie-Prognose Neurochips zur Signalanalyse Früherkennung von Anfällen
Exoskelettsteuerung ECoG-Elektroden Bewegungsrehabilitation nach Schlaganfällen

Fortschritte:

  • Kombination von VR-Training und BCI zur neurologischen Reorganisation.
  • Kollaboration mit Startups wie Aleva für klinische Tests.

3. Aleva Neurotherapeutics (Lausanne): Implantate gegen Tremor

Spezialgebiet: Neurostimulation

Aleva entwickelt implantierbare Elektroden zur Behandlung von Parkinson-Tremoren und Essentiellen Zittern. Der Neurochip an der Schädeldecke generiert gezielte elektrische Impulse.

Produkt Funktion Zulassungen
Deep Brain Stimulation Stimulation des Nucleus subthalamicus EU-Zertifizierung, klinische Tests in Bern
Mikroelektroden Präzise Signalübertragung FDA-Zulassung in Aussicht

Unterstützt von:

  • Michael J. Fox Foundation (Parkinson-Forschung).
  • Venture-Capital-Finanzierung: 57 Mio. USD.

4. Mindmaze (Lausanne): VR-Rehabilitation nach Schlaganfällen

Lösung: Mind Motion Pro

Mindmaze setzt auf Virtual Reality, um die neurologische Reorganisation nach Schlaganfällen zu beschleunigen. Das Gerät nutzt Augmented-Reality-Brillen und Sensorik zur Bewegungsanalyse.

Gerät Funktion Anwendung
Mind Motion Pro Kombination aus VR-Training und BCI Wiederherstellung motorischer Fähigkeiten
Neurorehabilitation KI-gestützte Adaptionsalgorithmen Personalisierte Therapiepläne

Erfolge:

  • Einsatz bei 800 Patienten in 9 Ländern.
  • Größtes Schweizer Einhorn mit 1 Mrd. Franken Bewertung.

5. ZHAW Winterthur: Nicht-invasive Schnittstellen

Ziel: Quantensensoren statt Operationen

Ricardo Chavarriaga forscht an nicht-invasiven BCIs – etwa mit Quantensensoren – um die Technologie für Gesunde zugänglicher zu machen. Aktuelle Projekte fokussieren auf Prothesensteuerung und Exoskelett-Interaktion.

Ansatz Technologie Vorteil
Quantensensorik Magnetfeldmessung ohne Implantate Keine OP-Risiken
KI-basierte Mustererkennung Machine Learning für neuronale Signale Steigerung der Präzision

Zukunftsvision:

  • Integration in Alltagsgeräte wie Smartphones oder Smart Homes.

Technologische Meilensteine im Überblick

Jahr Innovation Labor
2023 MiBCI-Chip mit 91,3% Genauigkeit EPFL 
2022 Hirn-gesteuerter Arm für Querschnittsgelähmte Wyss Center 
2017 FDA-Zulassung für Mind Motion Pro Mindmaze 
2008 Gründung von Aleva EPFL Spin-off 

Herausforderungen und Sicherheit

Trotz Fortschritten bleiben Cybersecurity-Risiken und Energieverbrauch kritisch. Aktuelle BCIs benötigen oft externe Stromquellen, während nicht-invasive Systeme noch geringere Signalauflösungen bieten.

Fazit: Schweizer BCIs prägen die Medizin der Zukunft

Die Schweiz positioniert sich als Vorreiter in der Neurotechnologie. Von der Gedankenübersetzung bis zur Parkinson-Therapie – Schweizer Labore verbinden medizinische Notwendigkeit mit ingenieurwissenschaftlicher Präzision. Die nächste Etappe: Klinische Routine und patientenfreundliche Designs.