Mikrochip im Auge – wie funktionierts?

Wie hat eine so komplexe Technik Platz auf so einem kleinen Chip? Und wie kommt eigentlich der Strom ins Auge? Technische Eckdaten und Hintergrundinformationen zum Retina-Implantat gibt es hier.

Das Retina Implantat besteht aus einem Silizium-Chip, der mit einem biostabilen Kunststoff, einer so genannten Polyimid-Folie, isoliert wird. Somit können ihn die Flüssigkeiten in der Netzhaut nicht schädigen. Der Mikrochip hat einen Durchmesser von drei Millimetern und ist 50 µm dick. Ein µm entspricht 10^-6 Metern. Auf dem Chip sind 1500 Pixelfelder angeordnet, von denen ein Pixel 70µm × 70µm groß ist. Die Pixelfelder ergeben eine Gesamtfläche von 4900µm². Auf jedem dieser Felder befinden sich zwei Photosensoren, eine Verstärkerschaltung und eine Stimulationselektrode. Die Photosensoren nehmen das Licht, das ins Auge fällt, auf und wandeln es in elektrischen Strom um. Durch die Verstärkerschaltung wird der „Lichtstrom“ durch von außen zugeführten Strom intensiviert und über die Stimulationselektrode den intakten Nervenzellen in der Netzhaut, den so genannten Ganglienzellen zugeführt. Die Stimulation dieser Ganglienzellen erfolgt über ein vier-mal-vier-Feld von identischen Elektroden an der Spitze der Implantat-Zunge. Die stimulierten Ganglienzellen leiten dann diese elektrischen Nervenimpulse über den Sehnerv an das Gehirn weiter. Dort erzeugen die Signale dann Bildmuster.

Der Seheindruck entsteht also durch Reizung einzelner Elektroden. Reizt man komplexe Elektrodenfelder, lassen sich auch wahrnehmbare Muster erzeugen. Grundvoraussetzung, dass der Chip überhaupt funktioniert, ist ein gesunder Sehnerv und intakte Nervenzellen.

Wie kommt der Strom zum Verstärker?

Die Stromversorgung der Verstärkerschaltung erfolgt momentan noch durch ein zwei Millimeter dünnes Kabel, auf dem sich Leiterbahnen befinden. Dieses Kabel ist unter der Haut über die Aderhaut des Auges mit einem funkgesteuerten, batteriebetriebenen Empfänger hinter dem Ohr verbunden. Dort wird es durch eine Stimulationsbox mit Strom versorgt. Bei der ersten Studie tragen die Patienten diese Stimulationsbox noch um den Hals.
Je nachdem wie viel Helligkeit auf die Photosensoren fällt, erzeugt die elektrische Verstärkerschaltung mehr oder weniger Strom. So können die Nervenzellen der Netzhaut mehr oder weniger stark elektrisch stimuliert werden. In Zukunft soll die Stromversorgung ohne Kabel, durch eine Spulenlösung mittels Übertragung über die Haut erfolgen.

Zur Person

Simone Rapp und Lisa an der Heiden studieren an der Hochschule Darmstadt Online-Journalismus.