Vizepräsidentin für die Unterstützung strategischer Initiativen und Professorin am Laboratorium für flexible bioelektronische Schnittstellen der EPFL, Stéphanie P. Lacour ist eine der weltweit führenden Spezialistinnen für flexible Implantate. Interview.
Die Karriere von Stéphanie P. Lacour lässt sich auf eine grosse Herausforderung reduzieren: die Verbindung von Biologie und Elektronik. Das bedeutet für sie, das Weiche mit dem Harten zu verbinden und die Ionen des Körpers mit den Elektronen der Schaltkreise kommunizieren zu lassen. Die Professorin leitet seit 2011 das Labor für flexible bioelektronische Schnittstellen an der EPFL und forscht sowohl an Materialien als auch an der Miniaturisierung von Elektrodennetzwerken. Diese Arbeit erfordert Kreativität und Originalität. Stephanie P. Lacour ist Mitglied des Neuro-X-Instituts, dessen Gründungsdirektorin sie war, einem Institut, das Experten und Expertinnen in den Bereichen Neurowissenschaften, Neuroengineering und Neuroinformatik im Dienste der Medizin zusammenbringt. Sie schied aus der Leitung des Instituts aus, nachdem sie zur Vizepräsidentin der EPFL für die Unterstützung strategischer Initiativen ernannt wurde, eine Position, die sie seit dem 1. Januar 2025 innehat.
Hätten Sie vor 20 Jahren gedacht, dass wir heute so weit sein würden, dass wir querschnittsgelähmte Menschen mit flexiblen Implantaten wieder gehen lassen oder einen Computer mit dem Gehirn steuern können?
Wahrscheinlich ist das so. Die Neurotechnologie ist einer der Bereiche, in denen das, was in der Science-Fiction vorweggenommen wurde, Wirklichkeit wird. Es gibt einen neuen Hype, aber erinnern wir uns daran, dass eine der ältesten Neurotechnologien das Cochlea-Implantat ist: Diese Therapie gibt es seit über 40 Jahren und hat weltweit mehr als einer Million Patienten geholfen. Die Beeinflussung des Nervensystems wird bereits seit langem praktiziert. Diese Systeme entschlüsseln die Signale des Gehirns, die die Absicht des Benutzers widerspiegeln, und setzen sie in Aktionen um, wie z. B. die Aktivierung eines Muskels oder die Steuerung einer Prothese.
Es gab also erhebliche Fortschritte?
Ja, aber es gibt auch viele Ankündigungen. Nur wenige der heute implantierbaren Brain-Machine-Interfaces (BMIs) haben das Stadium eines Medizinprodukts erreicht. Die meisten befinden sich in der Evaluierungsphase oder in der klinischen Erprobung. Wir erleben eine Beschleunigung der Neurotechnologie, die durch die Entwicklung von Fertigungs- und Miniaturisierungstechnologien ermöglicht wird und die Präzision und Fähigkeiten von Brain-Machine-Interfaces verändert.
Spielt hier auch die Flexibilität der Elektroden eine Rolle?
Die Flexibilität hat Vorteile in Bezug auf die Biointegration und Nachteile in Bezug auf die Herstellung und Stabilität. Man versucht, diese Technologien so einzusetzen, dass sie nach der Implantation möglichst wenig Entzündungsreaktionen hervorrufen, da man davon ausgeht, dass ein Implantat mit physikalischen Eigenschaften, die denen des menschlichen biologischen Gewebes ähneln, von vornherein weniger derartige Nebenwirkungen hervorrufen sollte. Diese Entwicklungen befinden sich noch im präklinischen Stadium oder in den ersten Versuchen am Menschen. Wir haben noch keinen Überblick über ihre Langzeitstabilität und damit über ihre Wirksamkeit. Das ist noch im Gange.
Ist es wichtig, auch möglichst viele Elektroden zu haben?
Das hängt vom Ziel ab, denn man muss zwischen dem therapeutischen Teil und dem Teil, in dem es um das Verständnis des Gehirns geht, unterscheiden. Es gibt Milliarden von Neuronen im Gehirn, und diejenigen, die das Gehirn verstehen wollen, werden Geräte mit einer sehr hohen Elektrodendichte haben, um zu versuchen, eine ultrapräzise Karte der Gehirnaktivität zu erstellen. Aus therapeutischer Sicht ist das nicht unbedingt hilfreich. Ein Signal, das uns eine Gesamtinformation eines neuronalen Netzwerks ermöglicht, kann völlig ausreichend sein, um beispielsweise eine Prothese zu steuern. Die ICM werden also nicht eine Milliarde Elektroden benötigen, um ein Exoskelett oder eine Rückenmarkstimulation sehr genau steuern zu können. Auch nicht- oder minimalinvasive Technologien wie das Elektroenzephalogramm (EEG) zeigen, dass eine umfassendere Information in dieser Hinsicht ausreicht.
Die Herausforderung bei Systemen mit hoher Elektrodendichte besteht darin, dass es schwierig ist, ihre Energieversorgung zu miniaturisieren, ihre Autonomie zu gewährleisten und die Masse an Informationen, die sie generieren, in Echtzeit zu entschlüsseln. Die Forschung geht daher dahin, algorithmische Prozesse direkt auf dem Chip zu integrieren, um eine lokale Dekodierung vornehmen zu können und nur die relevanten Daten zu übertragen. Dieser Ansatz befindet sich jedoch noch im explorativen Stadium.
Wann glauben Sie, dass diese Art von Therapie allgemein zugänglich sein wird?
Die Erfahrung zeigt jedoch, dass es in der Regel 15 bis 25 Jahre dauert, bis ein Gerät als therapeutische Lösung beim Menschen akzeptiert, im Krankenhaus verschrieben und dann als Therapie erstattet wird.
Der Einsatz von Neurotechnologien hängt auch von der Einführung von Massenfertigungsmethoden ab, die nicht nur höhere Produktionsmengen, sondern auch niedrigere Kosten ermöglichen, was eine wesentliche Voraussetzung für die Verbesserung der Zugänglichkeit ist.
Die Neurotechnologie ist einer der Bereiche, in denen das, was möglicherweise in der Science-Fiction vorweggenommen wurde, Wirklichkeit wird. In jüngster Zeit gibt es einen Hype, aber es sei daran erinnert, dass eine der ältesten Neurotechnologien das Cochlea-Implantat ist: Diese Therapie gibt es seit über 40 Jahren und hat weltweit über einer Million Patientinnen und Patienten geholfen.
Stephanie P. Lacour
Können nicht-invasive Technologien wie das EEG schneller sein?
Das hängt vom angestrebten Ziel und dem therapeutischen Kontext ab. Das EEG wird heute häufig zur Diagnose oder zur Untersuchung des Schlafs eingesetzt. Es hat jedoch eine begrenzte räumliche und zeitliche Auflösung: Die geringe räumliche Auflösung erlaubt keine genaue Dekodierung feiner Hirnaktivitäten, wie sie etwa bei der individuellen Bewegung der Finger auftreten.
Welche anderen Ziele könnten neuronale Implantate neben den motorischen Problemen von Querschnittsgelähmten haben?
Motorische Probleme sind ein Einstiegspunkt für diese Technologien, da es eine direkte Verbindung zwischen der Neurostimulation und einer Handlung gibt, z. B. die Steuerung einer Prothese oder eines Exoskeletts bei gelähmten Menschen. Weitere medizinische Anwendungsbereiche sind die unterstützte Kommunikation, die adaptive Neurostimulation bei epileptischen Anfällen oder Parkinson-Tremor, aber auch die neurofunktionelle Rehabilitation nach einem Schlaganfall. Vor kurzem setzte ein amerikanisches Team ICM ein, um die Sprechfähigkeit bei einer Person wiederherzustellen, die nach einem Schlaganfall die Fähigkeit zu sprechen verloren hatte.
Und ausserhalb des Gehirns?
Das Nervensystem ist in der Tat nicht auf das Gehirn beschränkt; die peripheren Nerven sind ein weiterer wichtiger Bestandteil. Das Cochlea-Implantat ist ein Beispiel, das sehr gut funktioniert. Es gibt auch Implantate für den Vagusnerv oder andere periphere Nerven, die versuchen, Stoffwechselstörungen zu regulieren, aber das wird noch erforscht.
Auch andere Teile des Körpers könnten durch implantierbare Systeme reguliert oder überwacht werden. Das wären dann keine Elektroden, sondern eher chemische oder biochemische Sensoren. Die Grundkomponenten des implantierbaren Systems - eine Batterie, die eine elektronische Box mit Strom versorgt, die mit einem Netzwerk von Sensoren verbunden ist - bleiben jedoch dieselben.
In der Zukunft werden wir sicherlich die Entstehung von Hybridtechnologien sehen, bei denen das künstliche Gerät mit dem Nervensystem interagieren kann, um verlorene Funktionen wiederherzustellen, zu reparieren, aber auch um die biologischen Mechanismen allmählich zur Fortsetzung der "Reparatur" anzuregen.
Die Neurotechnologie scheint enorme therapeutische Hoffnungen für viele Krankheiten zu wecken, so wie es die Genetik in den 2000er Jahren getan hat. Ist das ein Eindruck?
Ja, die Neurotechnologie hat heute einen ähnlichen therapeutischen Hype ausgelöst wie die Genetik in den 2000er Jahren. Sie versprechen, verlorene Funktionen wiederherzustellen, indem sie direkt auf das Gehirn einwirken, und werden immer kleiner, präziser und individueller.
Es gibt jedoch grosse technische, ethische und regulatorische Herausforderungen. Trotz spektakulärer Fortschritte bleibt die klinische Umsetzung der Neurotechnologien langsam und bescheiden.
Welche Möglichkeiten gibt es, weitere Fortschritte zu erzielen?
Wir befinden uns in einer sehr dynamischen Phase der Neurotechnologie.
Viele Forschungsgruppen erforschen neue Materialien, Designs und Herstellungstechniken, um miniaturisierte, präzisere, stabilere und zuverlässigere Schnittstellen zum Gehirn herzustellen. Die Integration von Mikroelektronik und bald auch von KI in diese Systeme bietet ebenfalls konkrete Ansätze für eine effiziente und in Echtzeit ablaufende Dekodierung und Kodierung neuronaler Informationen.
Ein wesentlicher Punkt ist die Notwendigkeit einer interdisziplinären Zusammenarbeit, um den Fortschritt in der Neurotechnologie zu befeuern, sowie ein strukturiertes Engagement zwischen Öffentlichen und privaten Akteuren, um die kritischen Meilensteine der Entwicklung, Validierung und des Zugangs zu Patienten zu erreichen.
In meiner Rolle als Vizepräsidentin für die Unterstützung strategischer Initiativen trete ich für diesen ganzheitlichen Ansatz ein, bei dem die EPFL verschiedene Forschungsbereiche zusammenarbeiten lässt, um die grossen gesellschaftlichen Herausforderungen zu bewältigen.
Wie ist die EPFL im Bereich der Neurotechnologien positioniert?
In diesem Bereich ist es unerlässlich, Kompetenzen aus den Biowissenschaften, dem Ingenieurwesen, der KI und der Medizin zu integrieren. Vor etwa zehn Jahren gründete die EPFL das Zentrum für Neuroprothesen mit der Idee, diese Kompetenzen zu bündeln, um ein Ökosystem zu schaffen; wir waren fünf Gründungsmitglieder. Im Jahr 2022 wurde das Institut Neuro-X, ein trifakultäres Institut, gegründet, das heute diese notwendigen und komplementären Kompetenzen integriert. Das Ökosystem des Campus Biotech in Genf mit seiner dedizierten experimentellen Infrastruktur fördert ebenfalls die Entwicklung dieses interdisziplinären Fachwissens sowie die translationale Forschung. Die EPFL profitiert auch von etablierten Kooperationen mit dem CHUV, dem HUG oder dem Hôpital du Valais sowie von der Unterstützung mehrerer Stiftungen, insbesondere der Bertarelli-Stiftung, der Wyss-Stiftung und der Defitech-Stiftung, die uns bei unseren translationalen Initiativen begleiten.
Schwieriger ist die Situation hingegen bei den Start-up-Unternehmen, von denen mehrere Konkurs angemeldet haben.
Es stimmt, dass diese Technologien eine derartige Investition über einen sehr langen Zeitraum darstellen, dass man wirklich starke Rücken haben muss, um zu starten und sich zu halten. Viele Start-ups scheitern, weil der Genehmigungsprozess extrem langwierig ist und sie oft keinen Hersteller für ihr Gerät haben, aber auch die therapeutischen Demonstrationen und die Bestätigung durch die Krankenversicherer fehlen.
Es zeichnet sich jedoch ein Paradigmenwechsel ab. Man bewegt sich von einem sehr traditionellen Markt, der auf bewährten und alten Technologien basiert, hin zu neuen Designs und therapeutischen Ansätzen. Meine Hoffnung wäre es, ein agiles und ambitioniertes Umfeld zu schaffen, das den Einsatz dieser Neurotechnologien fördert. Die Schweiz und Europa im Allgemeinen sind in diesem Bereich der Forschung und Innovation extrem gut aufgestellt, aber wir brauchen konkrete Investitionen, ähnlich wie in den USA, um nachhaltig voranzukommen.
Könnten dieselben Technologien auch die Fähigkeiten der Menschen verbessern?
Das mag sein. Ich konzentriere mich auf Fortschritte, von denen Patienten heute wirklich profitieren können, und nicht auf spekulative Projektionen.
Dieser Artikel wurde in der Juni-Ausgabe 2025 des Magazins Dimensions veröffentlicht, das in Form von ausführlichen Dossiers, Interviews, Porträts und Nachrichten die Exzellenz der EPFL hervorhebt. Das Magazin erscheint viermal jährlich auf Französisch und Englisch und wird an beitragende Alumni-Mitglieder sowie an alle Personen, die es abonnieren möchten, versandt. Das Magazin wird auch kostenlos auf dem Campus der EPFL verteilt.
