Entwicklung neuartiger Soft- und Hardware zur Aufzeichnung und Analyse von Hirnaktivität bei Frühgeborenen zum Ziel / Förderung in Höhe von 2,5 Millionen Euro
06.05.2014
Ein bundesweites interdisziplinäres Kooperationsprojekt an der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) hat das Ziel, eine neuartige Soft- und Hardware zu entwickeln, die die Hirnaktivität von Frühgeborenen aufzeichnet und analysiert. Konkret geht es darum, die medizinische Versorgung von Frühgeborenen weiter zu verbessern, indem Störungen des Reifungsprozesses des Gehirns Frühgeborener erkannt und idealerweise vermieden werden. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Kooperationsprojekt mit 2,5 Millionen Euro.
Laut einer aktuellen Studie der WHO wird weltweit jedes zehnte Baby zu früh geboren, also mehr als drei Wochen vor dem errechneten Geburtstermin. In Deutschland gibt es jährlich rund 63.000 Frühgeborene. Da sich das Gehirn gerade am Ende einer Schwangerschaft stark entwickelt, kann eine zu frühe Geburt eine gestörte oder veränderte Gehirnentwicklung zur Folge haben. Später haben die Kinder dann möglicherweise mit Aufmerksamkeitsstörungen, Lernschwierigkeiten oder sogar schweren Behinderungen zu kämpfen. Die unreifen Organfunktionen frühgeborener Kinder so zu unterstützen, dass deren Entwicklung sich idealerweise so vollzieht, als finde sie im Mutterleib statt, das ist das Ziel des intensivmedizinischen Bereichs der Neugeborenenmedizin (Neonatologie). Die Mediziner wollen vor allem erreichen, dass sich das Gehirn, insbesondere die Großhirnrinde, normal entwickelt und reift. Die meisten Nervenfasern bilden sich zwischen Schwangerschaftswoche 23 und 40. Die elektrische Aktivität des Gehirns entsteht ebenfalls in diesem Zeitraum. Die elektrischen Signale der Gehirnzellen geben Aufschluss über den Reifegrad der Großhirnrinde. Mit Hilfe einer Elektroenzephalografie (EEG) können die natürlichen Spannungsschwankungen auf der Gehirnrinde abgeleitet und die elektrischen Gehirnströme gemessen werden. Eine möglichst vollständige und langfristige Überwachung der Hirnfunktionen bei Frühgeborenen ist äußerst wünschenswert, da funktionelle Beeinträchtigungen des zentralen Nervensystems besonders relevant sind. Von klinischem Interesse ist insbesondere, ob und wie physiologische Abläufe von der Norm abweichen. Hier setzt das neue Forschungsprojekt an.
Prof. Dr. Heiko Luhmann, Wissenschaftler im Forschungszentrum Translationale Neurowissenschaften (FTN) und Leiter des Instituts für Physiologie der Universitätsmedizin Mainz, und sein wissenschaftlicher Mitarbeiter Dr.-Ing. Jürgen Bergeler arbeiten am Institut für Physiologie bereits seit vielen Jahren an der experimentellen Analyse von Aktivitätsmustern im unreifen Gehirn und an der Entwicklung neuer Technologien zur kabellosen Registrierung von EEG-Signalen. "Unser Ziel ist es, eine Soft- und Hardware zu entwickeln, die es ermöglicht, die Hirnaktivität über alle Frequenzbereiche des EEGs kabellos zu erfassen, zu überwachen und zu analysieren", erklärt Professor Dr. Heiko Luhmann. "Zusammen mit unseren Kooperationspartnern wollen wir eine sichere und nützliche Technologie schaffen, die die medizinische Versorgung Frühgeborener zukünftig verbessert."
An dem interdisziplinären Projekt beteiligt sind auch das Fraunhofer Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern, das Institut für Mikroelektronik in Stuttgart (IMS CHIPS) und mfd Diagnostics GmbH aus dem rheinhessischen Wendelsheim. Zentral in die Einwicklung eingebunden ist die Sektion Neonatologie des Zentrums für Kinder- und Jugendmedizin der Universitätsmedizin Mainz. Unter der Leitung von Prof. Dr. Eva Mildenberger behandelt die Sektion pro Jahr rund 50 der allerkleinsten Frühgeborenen mit einem Geburtsgewicht von weniger als 1.500 Gramm. Die neonatologische Expertise gewährleistet, dass die Innovation den klinischen Erfordernissen entspricht. Basis des interdisziplinären Entwicklungsprozesses sind in der Grundlagenforschung erhobene Daten und gewonnene Erkenntnisse. Diese werden mit jenen des klinischen Alltags zusammengeführt und anschließend unter Einsatz aktueller Hard- und Softwaretechnologien in eine biomedizintechnische Lösung für das Monitoring der Hirnaktivität umgesetzt.
Der Wissenschaftliche Vorstand der Universitätsmedizin Mainz, Prof. Dr. Ulrich Förstermann, betrachtet dieses Projekt als ein weiteres Beispiel erfolgreicher Umsetzung vorklinischer Forschungsergebnisse in die klinische Anwendung: "Die Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unterstreicht die Bedeutung dieses Forschungsprojekts. Ich bin mir sicher, dass es erfolgreich dazu beitragen wird, unsere Profilbildung im Bereich Translationale Neurowissenschaften weiter zu stärken. Dass dabei verschiedene Disziplinen ineinander greifen, begrüße ich sehr."