Stichtung BrainInnovations
Einleitung Braininnovations
Braininnovations wurde als Joint Venture gegründet zur Integration der sehr schnellen Entwicklungen in der Hirnforschung und Technologie, um neue Behandlungsmethoden für hartnäckige Krankheiten zu schaffen. Braininnovations entstand als sich die belgische BRAI3N Gruppe (Brain Research Center Antwerpen for Innovative & Interdisciplinary Neuromodulation) mit der Technischen Universität Delft und dem Neuroscience Department des Rotterdamer Erasmus Universität) zusammenschloss, beide in den Niederlanden. In einem intensivierten bed-to-bench und bench-to-bed Ansatz schließt Braininnovations eine Lücke in der translationalen Medizin durch die Kombination modernster Technologien mit den Ergebnissen der Studien in den Neurowissenschaften.
Braininnovations
Braininnovations wurde 2005 von Dirk De Ridder und Eddy van der Velden gegründet. Dirk De Ridder (Prof.dr. D. De Ridder) ist Neurochirurg, Neurowissenschaftler und Gelehrter von Darwin (`A Darwinian neurosurgical approach to tinnitus’, Dissertation Antwerpen 2005) und beschäftigt sich seit Jahren mit der Entwicklung des Gehirns und der Möglichkeit um diese zu steuern, unter anderem durch die Verwendung der Neuromodulation. Neuromodulation ist eine Form der Therapie, bei der neurophysiologische Signale eingeleitet oder beeinflusst werden, mit dem Ziel, die Funktion und Aufgabe des Nervensystems zu verändern und therapeutische Wirkungen zu erreichen. Diese Technik beinhaltet elektrische Stimulation bestimmter Regionen des Nervensystems und der über die Rückenmarksflüssigkeit oder dem Ventrikel lokalen Abgabe von Stoffen in das zentrale Nervensystem.
Derzeit wird dies durch ein kompliziertes System von Drähten und relativ großen implantierbaren Batterien gemacht. Dies bringt einige Risiken mit sich, einschließlich der des Kabelbruchs und das Ersetzen der Batterien. Eddy van der Velden (Ass.Prof. E.M. van der Velden) ist ursprünglich bildender Künstler, Schriftsteller und Mediziner mit angeborenen kreativen Genen. In den letzten 30 Jahren ist er Wissenschaftler an verschiedenen Universitätskliniken im In- und Ausland und er ist der Begründer der medizinischen Fachrichtungen Dermatografie und Keratografie. Als er Dirk De Ridder traf, erkannte er die Einzigartigkeit seiner anderen Ansichten über das menschliche Gehirn, die den Titel ` Elektronische Medizin in der Zukunft` ererbt hatte. Laut van der Velden befindet sich die Hirnforschung derzeit in einer stürmischen Beschleunigung; ohne es zu merken stehen wir am Rand einer neurowissenschaftlichen Revolution, die tiefgreifende Auswirkungen auf Medizin und medizinische Ethik haben wird, aber auch auf die weniger offensichtliche Bereiche wie Wirtschaft, Recht, Marketing und Religion. Dieses Jahrhundert wird das der Neurowissenschaften und der Genetik, sagt Eddy van der Velden.
Die Forschung
Nach prof.dr Kevin Warwick und prof.dr. Mark Gasson wollen wir uns auf die elektronische Medizin fokussieren. Dabei denken wir an elektrische Signale, die im Gehirn therapeutisch angewandt werden. Diese können besser lokalisiert werden und haben weniger Nebenwirkungen als die heutigen Chemikalien, die in Form von Medikamenten verabreicht werden. Es ist möglich um mit einfachen elektrischen Signalen in chemische Prozesse einzugreifen, die die Funktion des Hirns beeinflussen. Dadurch können bestimmte Bereiche des Gehirns stimuliert und zurückgesetzt werden. Dirk De Ridder folgte den Ansichten des prof.dr. Michael Gazzaniga, dass es sinnvoll ist das Gehirn neu zu programmieren. `Wir sollten die Variation und die Vielfalt in der Gesellschaft neu schätzen`, sagt Dirk De Ridder. `Die digitale Realität macht uns gleichgültig und wir müssen aufpassen, dass unser Gehirn aufgrund der aktuellen Display-Technologie, die Kreativität nicht verliert`, ` glücklicherweise haben Gehirne eine große Anpassungsfähigkeit`. Eddy van der Velden denkt sogar, dass wir in der Zukunft mit Neuromodulation unser Gehirn aktiv stimulieren können, um das kreative Denkprozess zu beschleunigen und um neue Einsichten zu erhalten.
Der Bau einer neuen Generation von Neurostimulatoren
Der Zweck von Braininnovations ist die Verbesserung der bestehenden Generation der Neurostimulatoren, unter anderem durch die Verwendung von Mikrochips, Drähten, die kleinere Größe haben und unzerbrechlich sind, Miniatur-Batterien, die vom Körper selbst aufgeladen werden, Blue-Tooth Steuerung mit Smartphones, Benutzerfreundlichkeit für die Patienten und eine gute Sicherheit durch Verschlüsselung der Daten, die der Patient auch mittels Smartphone zum Fachmann weiterleiten kann. Diese Verbesserungen sollten in der Schaffung von neuen Geräten und Lösungen resultieren, die viel mehr Patientenfreundlich sind.
Patienten und die zukünftige Behandlungsmöglichkeiten
Bei der Behandlung von neurologischen Erkrankungen mit Neuromodulation können verschiedenen Methoden verwendet werden, um in die Neurophysiologie einzugreifen. Basierend auf der Art und Ursache der Erkrankung, wird letztlich eine Methode gewählt. Bei der Neuromodulationstechnik kann primär aus folgenden Methoden gewählt werden:
● Elektrische Stimulation für die Aktivierung der Motorik Hier wird zunächst an das Aktivieren von gelähmten Muskeln gedacht, um Bewegung wieder möglich zu machen. Ein Beispiel ist die Wadenbeinnerv Stimulation für die Wiederherstellung eines Spitzfußes.
● Elektrische Stimulation zur Beeinflussung des zentralen Nervensystems Diese Anwendung ist auf die Beeinflussung der zentralen neuronalen Netze (Rückenmark und Gehirn) ausgerichtet. Beispiele hierfür sind die Stimulation von Nerven bei Erkrankungen auf zentraler Ebene, wie übermäßige Reflexe (Spasmen und Klonus), Schmerzen, Epilepsie, Stimulation der Blase, Fibromyalgie, Tinnitus, bipolare Störungen, zwanghaftes Verhalten, Beeinflussung der Hormone, Parkinson und Alzheimer.
● Lokale Erregung mit Stoffen zur Beeinflussung des zentralen Nervensystems Hierfür kommen neurologische Erkrankungen in Betracht, die durch eine Störung in der Produktion von Stoffen, die für die Signalübertragung zwischen den Neuronen benötigt werden, entstanden sind und die zu unkontrollierten Bewegungen, wie Spastik und Zittern, führen. Durch die Stimulation lokal abzugeben, zum Beispiel in den Regionen der Hormone in der Rückenmarksflüssigkeit oder dem Ventrikel, kann oft eine gute Wirkung erreicht werden.
Aktuelle Projekte
● Ein Projekt beinhaltet die Entwicklung eines extrem vielseitigen, miniaturisierten, mit konstanter Ladung Gehirn-Stimulator, einsetzbar für tiefe Hirnstimulation, Kortex und peripheren Nervenstimulation (uStim / SINS Projekt: Small Implantable Neuro Stimulators).
● Ein weiteres Projekt betrifft den Einsatz von Android-basierten Smartphones, deren Audio Ausgang auf den Verlust des Gehörs bei Tinnitus Patienten eingestellt wird, basierend auf individuellen audiometrischen Daten, ein Ansatz der von dem Französisch Neurowissenschaftler Arnaud Norena entwickelt wurde.
● In der Anpassung einer Technik für die Tiere, die durch den akustischen Neurowissenschaftler Turner entwickelt wurde, versucht ein drittes Projekt, um einen Lücke-Erkennungstest für den menschlichen Patienten zu entwickeln.
● Ein viertes Projekt richtet sich in der Gestaltung der Nächsten-Generation, generischen Implantat-Prozessoren und System-on-Chip (SoC) mit hoher Hardware / Software-Zuverlässigkeit, hoher Sicherheit und Privatsphäre, ultra-niedrigen Stromverbrauch und geringer Größe (SIMS Projekt: Smart Implanable Medical Systems).
● Ein fünftes Projekt umfasst die Konstruktion eines künstlichen Kleinhirns als ein Echtzeit, medizinischer Multi-Prozessor-System-on-Chip (MPSoC) mit dem Ziel die Rettung (d.h. Ersetzen) beschädigter Teile eines tatsächlichen, biologischen Gehirns. Von dem künstlichen Kleinhirn System wird erwartet, dass es tragbar wird und dass es folgenden Anforderungen erfüllt:
– hohe Zuverlässigkeit aufgrund seiner medizinischen Anwendung
– power-Effizienz für Mobilität
– anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Eingabe-Muster (DeSyRe Projekt: On-Demand-System Reliability)
– hohe Leistung, sowohl in Latenz (für die Echtzeit-Verarbeitung) und in Durchsatz (zur Abdeckung einer großen Zahl von Neuronen)
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