Biotechnologie
Neuralink – Nach dem ersten erfolgreichen Implantat, was kommt als Nächstes?
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Neuralink hat einen großen Meilenstein erreicht, da sein Milliardär‑Gründer Elon Musk enthüllte, dass die erste Person, die den Chip erhalten hat, nun in der Lage ist, eine Computer‑Maus mit ihren Gedanken zu steuern.
“Der Fortschritt ist gut, und der Patient scheint sich vollständig erholt zu haben, ohne uns bekannte Nebenwirkungen. Der Patient kann die Maus auf dem Bildschirm allein durch Denken bewegen.”
– Musk, der auch hinter X (ehemals Twitter), Tesla und SpaceX steht, in einer Spaces‑Veranstaltung auf der Social‑Media‑Plattform X
Dieses Update kommt, nachdem das Unternehmen im letzten Monat erfolgreich einen Chip in seinem ersten menschlichen Patienten implantiert hat. Dafür begann Neuralink im September des Vorjahres mit der Rekrutierung im Rahmen der „PRIME Study“, kurz für „Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface“. Der Versuch untersucht laut Unternehmen die Sicherheit des Implantats, des chirurgischen Roboters und die Funktionalität des Geräts.
Eines von Musks ambitioniertesten Projekten ist Neuralink, ein Neurotechnologie‑Unternehmen mit Sitz in Kalifornien. Es wurde 2016 gegründet und erlangte 2017 erstmals öffentliche Aufmerksamkeit. Laut Reuters wurde es im letzten Jahr mit etwa 5 Milliarden Dollar bewertet. Die letzte bekannte Finanzierungsrunde des Start‑ups war 2021, als es 205 Millionen Dollar in einer privaten Finanzierungsrunde bei einer Bewertung von fast 2 Milliarden Dollar einbrachte, so der Datenanbieter Pitchbook.
Dieser Bewertungsaufschwung kam, als US‑Regulierungsbehörden die Humanstudie seines Gehirnchips genehmigten. „Dies ist das Ergebnis unglaublicher Arbeit des Neuralink‑Teams in enger Zusammenarbeit mit der FDA und stellt einen wichtigen ersten Schritt dar, der eines Tages unserer Technologie ermöglichen wird, vielen Menschen zu helfen“, bemerkte das Unternehmen in einem Tweet im Mai 2023 zur Genehmigung der US‑Food‑and‑Drug‑Administration (FDA) für die In‑Human‑Klinikstudie.
Die Behörde genehmigte den Antrag nur wenige Monate, nachdem sie Neuralinks Antrag, die Gehirnchips in menschlichen Patienten zu testen, aus Sicherheitsgründen abgelehnt hatte. Das Unternehmen hat keine dieser Details offengelegt, einschließlich des Antrags für die Studie und der Ablehnung sowie Bedenken der FDA. Als privates Unternehmen ist Musks Neuralink jedoch nicht verpflichtet, solche Informationen den Investoren mitzuteilen.
Mit Neuralink will Musk das menschliche Bewusstsein mit KI verschmelzen. Wie er vor vielen Jahren in einem Podcast enthüllte, war das Unternehmen „dazu gedacht, das existentielle Risiko im Zusammenhang mit digitaler Superintelligenz anzugehen“, und wenn man sie nicht besiegen kann, sollte man sich ihnen anschließen, sagte er.
Bei einer öffentlichen Unternehmensveranstaltung im Jahr 2020 sagte Musk: „Die Zukunft wird seltsam sein“, als er die Möglichkeit vorstellte, dass Menschen mit der Technologie von Neuralink „Erinnerungen speichern und wieder abspielen“ können.
Bei einer „Show‑and‑Tell“‑Rekrutierungsveranstaltung Ende 2022 vertiefte er diese Vision und betonte die nahtlose Integration des Neuralink‑Geräts mit der Aussage: „Man könnte jetzt ein Neuralink‑Gerät implantiert haben und es würde man nicht einmal bemerken.“ Musk kündigte zudem sein persönliches Engagement für das Projekt an und fügte hinzu: „Tatsächlich werde ich in einer dieser Vorführungen selbst“, was auf seine Pläne hindeutet, eines Tages selbst ein Neuralink‑Implantat zu erhalten.
BCI und die Steigerung des menschlichen Potenzials
Bei Neuralink liegt der Fokus auf der Entwicklung einer implantierbaren Gehirn‑Computer‑Schnittstelle (BCI). BCI stellt eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Gehirn und einem externen Gerät her. Sie erfasst Gehirnsignale, analysiert sie und übersetzt sie anschließend in Befehle, die an Geräte übermittelt werden, die die gewünschten Aktionen ausführen.
Das Hauptziel von BCI ist es, Funktionen bei Menschen wiederherzustellen, die von neuromuskulären Erkrankungen betroffen sind. Solche Erkrankungen beeinträchtigen die sensorischen und motorischen Nerven, die das Gehirn und das Rückenmark mit dem Körper verbinden. Schlaganfall, Zerebralparese, Muskeldystrophie und amyotrophe Lateralsklerose (ALS) sind einige Beispiele für neuromuskuläre Erkrankungen.
Je nach Technologie können BCIs in zwei Haupttypen unterteilt werden: invasiv und nicht‑invasiv. Bei invasiven BCIs werden Geräte im Gehirn implantiert, um hochqualitative Signale zu erhalten. Nicht‑invasive BCIs hingegen nutzen EEG‑Signale, die durch das Anbringen von Elektroden auf der Kopfhaut gewonnen werden.
Die BCI‑Technologie steht im Mittelpunkt einer schnell wachsenden Forschung und Entwicklung, die Kliniker, Wissenschaftler, Ingenieure, Unternehmen und die Öffentlichkeit stark begeistert. Dies liegt an den erheblichen Vorteilen der Technologie im medizinischen Bereich, von Prävention über Erkennung und Diagnose bis hin zu Rehabilitation und Wiederherstellung.
BCIs werden weltweit experimentell eingesetzt, um die kognitive Leistungsfähigkeit weiter zu verbessern. Ende letzten Jahres veröffentlichten Forscher der Stanford University und der University of California San Francisco ihre Studienergebnisse in der Zeitschrift Nature, die zeigten, dass BCIs zwei Frauen mit Lähmung ermöglichten, wieder mit beispielloser Geschwindigkeit und Genauigkeit zu sprechen.
Neuralink entwickelt gleichzeitig ein Gerät, das die Größe einer Münze hat und chirurgisch mit einer Maschine namens R1 in den Schädel implantiert wird, wobei sehr dünne Drähte ins Gehirn führen. Das Gerät erfasst die Gehirnaktivität und überträgt sie anschließend über eine Bluetooth‑Verbindung an ein Gerät.
Der vollständig implantierbare und kosmetisch unsichtbare BCI‑Chip namens N1 ist hermetisch in einem biokompatiblen Gehäuse versiegelt und wird von einer kleinen Batterie betrieben, die drahtlos von außen aufgeladen wird.
Um neuronale Aktivität aufzuzeichnen, nutzt das N1‑Implantat 1024 Elektroden, die auf 64 sehr flexiblen und extrem dünnen Fäden verteilt sind, um Schäden zu minimieren. Da sie so fein sind, verwendet Neuralink einen chirurgischen Roboter, da diese Implantat‑Fäden nicht von Hand eingeführt werden können. Der acht Fuß große Roboter verfügt über einen Kopf, der die Optik und Sensoren von fünf Kamerasystemen sowie die Optik eines Optical‑Coherence‑Tomography‑Systems (OCT) enthält, sowie eine Nadel, die dünner als ein menschliches Haar ist, um die Fäden zu greifen, einzuführen und freizugeben.
Sobald die neuronalen Signale verarbeitet sind, überträgt der Chip sie drahtlos an die Neuralink‑App, die den Datenstrom in Aktionen und Absichten dekodiert.
Laut Musk würde das erste Produkt des Unternehmens, genannt Telepathy, Menschen ermöglichen, ihre Telefone oder Computer „einfach durch Denken“ zu steuern. Das Unternehmen behauptet, dass das Einpflanzen des Chips in den Teil des Gehirns, der die motorische Funktion steuert, Menschen auch ermöglichen würde, neurologische Störungen zu überwinden. Musks große Ambitionen für Neuralink beinhalten zudem die Nutzung des Chips zur Behandlung von Erkrankungen wie Autismus und Schizophrenie.
Wachsende Interesse & Wettbewerb im BCI
Neuralink hat zweifellos einen großen Erfolg erzielt. Allerdings ist ein Mensch mit einem BCI, der einen Cursor steuert, nichts Neues. Tatsächlich wurde dies bereits vor Jahrzehnten, im Jahr 2004, erreicht, während nicht‑menschliche Primaten dies sogar noch früher getan haben. Im Jahr 2002 veröffentlichte der Neurowissenschaftler John Donoghue zudem ein Papier, das zeigte, wie ein Affe mit seinem Gehirn ein Videospiel spielte, wobei eine rudimentäre Version von BrainGate, und dann das System in mehreren weiteren Experimenten testete.
Eine im Januar 2023 durchgeführte Studie, die fast zwei Jahrzehnte an Sicherheitsdaten aus klinischen Studien zur BrainGate‑Technologie analysierte einen niedrigen Anteil an Nebenwirkungen feststellte bei implantierten BCIs. Sie kam zu dem Schluss, dass das Potenzial der Technologie, Kommunikation und Mobilität wiederherzustellen, eine fortgesetzte Bewertung rechtfertigt.
Durchgeführt von der University of Pittsburgh School of Medicine, schrieb eine querschnittsgelähmte Frau im Jahr 2014 medizinische Geschichte, als sie einen Roboterarm allein mit ihren Gedanken nutzte, um einen Ball und andere Gegenstände aufzuheben. Für diese Forschung wurden Anfang 2012 kleine Elektrodenraster mit 96 winzigen Kontaktpunkten chirurgisch in das Gehirn der Frau implantiert.
Nicht‑invasive Geräte werden ebenfalls seit langer Zeit in klinischen Studien eingesetzt, obwohl sie noch keine Zulassung der FDA für die kommerzielle Entwicklung erhalten haben.
Zum Beispiel implantierte Synchron, unterstützt von Microsoft (MSFT ) ‑Mitbegründer Bill Gates und Amazon (AMZN ) ‑Gründer Jeff Bezos, sein Gerät im Juli 2022 bei einem US‑Patienten, ohne dass ein Eingriff in den Schädel erforderlich war. Sein BCI wird in einem Blutgefäß des Gehirns platziert und zeichnet die durchschnittliche Aktivität neuronaler Populationen auf, neben der Möglichkeit, den Cursor zu steuern.
Anfang letzten Jahres berichtete Synchron über die Ergebnisse seiner Humanstudie mit gelähmten Patienten, die sein Stentrode‑Neuroprothese‑Implantat erhalten hatten. Die Ergebnisse zeigten, dass das Gerät den Teilnehmenden ermöglichte, digitale Schalter zu erstellen, um ein persönliches Computergerät „für routinemäßige digitale Aktivitäten“ wie das Versenden von Nachrichten, E‑Mails und Online‑Einkäufe zu steuern.
Dann gibt es Precision Neuroscience, das vor weniger als einem Jahr den Abschluss der ersten‑in‑Menschen‑Prozeduren für eine klinische Studie seines BCI, der Layer 7 Cortical Interface, ankündigte, das 1 024 winzige Elektroden in einem flexiblen Film enthält, der sich der Gehirnoberfläche anpasst. Mit dieser Studie, die in Zusammenarbeit mit dem Rockefeller Neuroscience Institute der West Virginia University durchgeführt wurde, sollte die Gehirnaktivität in großer Detailtiefe aufgezeichnet und kartiert werden.
Obwohl Neuralink eindeutig nicht das erste Unternehmen ist, das Gehirnchips implantiert und eine Maus allein durch Gedanken steuert, ist es angesichts der etwa 40 laufenden BCI‑Studien ein guter Fortschritt. Ganz zu schweigen davon, dass je mehr Unternehmen sich beteiligen, desto besser ist es für das BCI‑Feld, seine Weiterentwicklung und für die Menschheit.
Hindernisse bei der vollständigen Verwirklichung der BCI‑Ziele
Während Neuralink weiterhin Fortschritte macht, besteht das nächste Ziel darin, so viele Mausklicks wie möglich vom Patienten zu erhalten. Doch ähnlich wie bisher wird auch dieser Weg nicht reibungslos sein.
Erst im letzten Jahr erhielt das Start‑up die Genehmigung für die Rekrutierung von Humanstudien. Doch erst Anfang 2022 suchte Neuralink die Erlaubnis der FDA, obwohl Musk seit 2019 prognostiziert hat, dass sein Unternehmen bald Humanstudien des Gehirnimplantats starten würde.
Diese Verzögerung resultierte daraus, dass die Regulierungsbehörde FDA Bedenken hinsichtlich der Lithium‑Batterie des Geräts und der Möglichkeit, das Gerät zu entfernen, ohne das Hirngewebe zu beschädigen, hatte. Laut den Mitarbeitern von Musks Medizintechnik‑Unternehmen betreffen die größten Sicherheitsbedenken der FDA zudem das mögliche Wandern der winzigen Drähte des Implantats, die die Elektroden tragen, in andere Hirnregionen, was Entzündungen auslösen und die Funktion kritischer Hirnareale beeinträchtigen kann.
Anfang dieses Jahres verhängte das US‑Department of Transportation zudem eine Geldstrafe gegen das Unternehmen, weil es sich nicht als Transporteur gefährlicher Stoffe registriert hatte.
Davor untersuchte das US‑Department of Agriculture im Jahr 2022 Tierquälerei bei Neuralink, nachdem Mitarbeiter das Unternehmen beschuldigt hatten, Tests zu überstürzen und Verfahren an Versuchstieren im Wettlauf um Ergebnisse zu verpfuschen, doch die Inspektion der Behörde fand keine derartigen Verstöße. Das Unternehmen geriet in die Kritik, als ein Affe während eines Versuchs, das Tier zum Tischtennisspielen zu bringen, starb.
Vor den Humanstudien testete Neuralink seinen Chip an Affen und Schweinen und zeigte Videos von Affen, die über ihre Neuralink‑Implantate „einfache Videospiele spielten“. Im Jahr 2020 demonstrierte das Start‑up ein vorläufiges, münzgroßes Gerät an einem Schwein namens Gertrude, und 2021 wurde der Chip in einen Makaken‑Affe implantiert. Es gab jedoch Berichte über Probleme mit den Implantaten bei Affen, darunter Hirnschwellungen, Blutungen, chronische Infektionen, Anfälle, Lähmungen, nachlassende psychische Gesundheit und Todesfälle.
Das Unternehmen hat seitdem zu Humanstudien übergegangen. Tatsächlich begann das Unternehmen nach Erhalt der FDA‑Zulassung für klinische Humanstudien mit der Rekrutierung von Patienten mit Querschnittslähmung, verursacht durch eine zervikale Rückenmarksverletzung oder ALS.
Jetzt teilt Musk mit, dass die Person, die den Chip erhalten hat, vollständig genesen ist, und die erste Humanstudie ermutigende Ergebnisse lieferte. Auch Musk kommentierte dies. Er sagte, der Proband der Humanstudie „scheint sich vollständig erholt zu haben“ ohne irgendwelche Nebenwirkungen.
Die Zukunft: Was kommt als Nächstes?
Während Neuralink schrittweise Fortschritte macht, sind nicht alle von diesem Fortschritt begeistert. Einige Forscher äußerten Bedenken hinsichtlich mangelnder Transparenz bezüglich des Implantats, potenzieller Risiken im Zusammenhang mit Gehirnoperationen und der Ethik von Tierversuchen mit dem Gehirnchip. Darüber hinaus sind Details zum Studienteilnehmer ebenfalls spärlich.
Laut der Zeitschrift Nature sagt Sameer Sheth, Professor und stellvertretender Forschungsleiter der Abteilung für Neurochirurgie am Baylor College of Medicine in Texas, dass Neuralink „nur die Teile teilt, die sie uns wissen lassen wollen“, was die weit verbreitete Besorgnis in der wissenschaftlichen Gemeinschaft hervorhebt.
Dann gibt es Bedenken hinsichtlich Überwachung, Cybersicherheit und Datenschutz, wobei nur wenige Details darüber vorliegen, wie die Daten verwendet werden und ob die Nutzer die Kontrolle über ihre persönlichen Daten und neuronale Aktivität behalten können. Wissenschaftler sorgen sich zudem über Identitätsdiebstahl und Passwort‑Hacking.
Verbraucher werden jedoch nicht bald Zugang zu der Technologie haben, da die Humanstudien gerade erst begonnen haben, und damit Neuralink‑Gehirnimplantate breit verfügbar werden, benötigen sie zunächst eine behördliche Zulassung.
Was die breite Akzeptanz von Neuralinks Technologie angeht, wird sie von der medizinischen Wirksamkeit des Geräts und natürlich von dessen Sicherheit abhängen.
Dies ist erst der Anfang, da die BCI‑Technologie selbst noch in der Anfangsphase der Entwicklung steht. Die aktuelle Technologie ist eher grob, und die BCI‑Forschung muss noch reifen. Gleichzeitig stellen ethische Fragen diese Entwicklung vor Herausforderungen und erfordern einen durchdachten Ansatz, wenn es um die Steigerung des menschlichen Potenzials durch BCI geht.
Darüber hinaus geht Musks Ziel mit BCI über die Unterstützung von Patienten mit Lähmungen hinaus. Er will Menschen allgemein dabei helfen, „mit der künstlichen Intelligenz (KI) Schritt zu halten“ und eine „Symbiose“ zwischen Menschen und KI zu fördern. Kurz gesagt, ist das Ziel von Neuralink mit seiner BCI‑Technologie, letztlich „das menschliche Potenzial von morgen freizuschalten“.
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