BISC Neurointerface: Hochgeschwindigkeits-Drahtloskommunikation zwischen Gehirn und Computer durch minimalinvasives Design

Ein bahnbrechender Fortschritt in der Neurotechnologie wurde mit der Entwicklung des sogenannten Biologischen Interfaces zur kortikalen Schnittstelle (BISC) erzielt. Diese Neuerung etabliert einen hochperformanten, drahtlosen Kommunikationskanal zwischen dem menschlichen Gehirn und externen Computersystemen, wobei der Eingriff minimalinvasiv gestaltet ist. Die wesentlichen Details dieser Innovation wurden am 8. Dezember 2025 in der Fachzeitschrift Nature Electronics veröffentlicht. Dieses ambitionierte Projekt ist das Resultat einer intensiven Kooperation zwischen Wissenschaftlern der Columbia University (School of Engineering and Applied Science), des New York Presbyterian Hospital, der Stanford University sowie der University of Pennsylvania.

Das Herzstück von BISC bildet ein einzigartiger Siliziumchip, der durch seine extreme Miniaturisierung beeindruckt: Er misst lediglich 50 Mikrometer in der Dicke. Dieser flexible Baustein ist explizit dafür konzipiert, direkt auf der Oberfläche der Hirnrinde platziert zu werden, und zwar zwischen Schädelknochen und Hirngewebe, was man sich wie ein feuchtes Löschpapier vorstellen kann. Im Gegensatz zu älteren Schnittstellen, die auf sperrige implantierbare Einheiten angewiesen waren, vereint BISC alle notwendigen Funktionen – das Lesen von Signalen, die Datenverarbeitung, die drahtlose Übertragung und das Energiemanagement – in einem einzigen komplementären CMOS-Mikrochip. Professor Ken Shepard von der Columbia University betonte, dass dieser Ansatz es ermöglicht, Rechenleistung, die früher erhebliche Volumina beanspruchte, in ein implantiertes Format zu verlagern. Dies führt zu kleineren, sichereren und gleichzeitig leistungsfähigeren Schnittstellen.

Die technischen Spezifikationen von BISC setzen neue Maßstäbe für neuronale Schnittstellen. Der Chip ist mit 65.536 Elektroden ausgestattet, was die gleichzeitige Aufzeichnung neuronaler Aktivität über 1.024 Kanäle und die Stimulation über 16.384 Kanäle ermöglicht. Die Datenübertragungsrate erreicht beachtliche 100 Megabit pro Sekunde, realisiert über eine tragbare, batteriebetriebene Relaisstation. Laut den Entwicklern übertrifft dies die Leistung existierender drahtloser BCI-Systeme um mehr als das Hundertfache. Diese Station stellt die kabellose Verbindung zu einem externen Rechner her und schaltet das Gehirn somit effektiv ans Netz. Professor Andreas Tolias von Stanford hob hervor, dass BISC die kortikale Oberfläche in ein effizientes Portal verwandelt, das den bidirektionalen Datenaustausch mit künstlicher Intelligenz – sowohl im Lese- als auch im Schreibmodus – ermöglicht.

Das therapeutische Potenzial dieser Technologie ist immens, da sie das Behandlungsspektrum für schwere neurologische Erkrankungen erweitern könnte. Die Entwickler gehen davon aus, dass das System in der Lage sein wird, epileptische Anfälle zu kontrollieren und motorische, sprachliche sowie visuelle Funktionen bei Patienten wiederherzustellen, die an Epilepsie, Rückenmarksverletzungen, Amyotropher Lateralsklerose (ALS), den Folgen eines Schlaganfalls oder Blindheit leiden. Um die klinische Einführung zu beschleunigen, wurde das Unternehmen Kampto Neurotech gegründet. Dr. Nanyue Zeng, einer der Hauptingenieure des Projekts und Mitbegründer von Kampto Neurotech, beschrieb BISC als eine „grundlegend andere Methode zur Schaffung von BCI-Geräten“, deren Kapazitäten die konkurrierenden Entwicklungen um Größenordnungen übertreffen.

Die Integration von BISC mit fortschrittlichen Methoden des maschinellen Lernens und tiefen neuronalen Netzen erlaubt die Dekodierung komplexer Gehirnabsichten und Wahrnehmungen. Professor Brett Youngerman, der federführende klinische Partner des Projekts an der Columbia University, merkte an, dass die Kombination aus ultrahoher Aufnahmeauflösung, vollständiger Drahtlosigkeit und hochentwickelten Dekodierungsalgorithmen die Ära einer nahtlosen Interaktion zwischen Gehirn und KI näherbringt, was sowohl der Forschung als auch der Therapie zugutekommen wird. Zusätzliche Studien in der Motor- und Sehrinde bestätigten die Effektivität des Systems. Professor Bratt Pesaran von der University of Pennsylvania wies darauf hin, dass die Miniaturisierung des BISC den Weg für zukünftige implantierbare Technologien ebnet, die über Licht oder Schall mit dem Gehirn kommunizieren könnten.