Entwicklung einer Interaktiven Neuroprothese für den auditorischen Cortex

Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Interaktiven Neuroprothese für den auditorischen Cortex. Anders als klassische Neuroprothesen verwendet eine Interaktive Neuroprothese kein starres Stimulationsprogramm für das Nervensystem sondern, sondern reagiert in definiertem Umfang auf spezifische Aktivitätsmuster desselben. Dieses neue Prinzip soll erstmalig die funktionelle Reizung des auditorischen Cortex ermöglichen und somit auch die neuroprothetische Versorgung von Patienten mit zentralwärts des auditorischen Nerven lokalisierten Schädigungen, die nicht von einer Innenohrprothese (Cochlea-Implantat) profitieren können. Erstes Teilziel des Projektes ist die Identifikation geeigneter neurophysiologischer Observable für den Interaktionsprozess zwischen Prothese und corticaler Aktivität. Hierfür wird ein besseres Verständnis der Integration von durch künstliche Prothesen eingespeister Information in die endogene corticale Aktivität benötigt. Um dieses zu erreichen, werden zunächst die endogene neuronale Dynamik sowie die durch akustische Reize oder elektrische Reize evozierte neuronale Dynamik im auditorischen Cortex an einem geeigneten Tiermodell (Wüstenrennmaus) untersucht. Hierzu wurden Versuchstiere mit einer nicht-interaktiven 2-kanaligen Neuroprothese implantiert und untersucht, welche physiologischen Oberservable die höchste Prädiktions-Stärke für die korrekte und inkorrekte Diskrimination der Reizelektrode durch das lernende Versuchstier besitzen. Es ist bisher gelungen, raumzeitliche Akivitätsmuster in der b- und g-Aktivität des epiduralen Elektrocorticograms zur erfolgreichen Klassifikation der Verhaltensantworten zu verwenden. Diese Muster sind räumlich stärker fokal organisiert als vergleichbare, die bei akustischer Stimulation beschrieben wurden (Ohl et al., Nature, 2001), sind jedoch ähnlich in ihrer zeitlichen Ausdehnung und modalen Dauer. Interessanterweise treten signifikante Klassifikationen zu Post-Stimulus-Zeitpukten auf, von welchen wir gezeigt haben, dass durch den Elektrodenort aufgeprägte Amplitudenunterschiede der evozierten Antwort bereits nicht mehr existieren. Dieser Befund spricht für ein eher holographisches als topographisches Repräsentationsprinzip, mit welchem der Cortex möglicherweise das Problem des "spatial blur" nach Elektrostimulation löst.