Wo ist noch mal der Schlüssel? Und was heißt "Reiseapotheke" auf Englisch? Unserem Kurzzeitgedächtnis entfällt so manches, und oft lässt sich auch mühsam erlerntes Wissen aus dem Langzeitspeicher nicht in dem Moment abrufen, in dem es gebraucht wird. Wäre es da nicht fantastisch, wenn wir einfach einen Chip im Gehirn hätten, auf dem alles gespeichert ist? Dann könnten wir sogar gigabyteweise Vokabeln und Formeln, Hauptstädte und chemische Elemente "hochladen", ohne dafür pauken zu müssen. Ein schöner und etwas gruseliger Traum – und bisher nur Science-Fiction.

Auf dem Weg zur ewigen Erinnerung sind Hirnforscher um Theodore Berger der Universität von Südkalifornien und Sam Deadwyler von der Universität in Winston-Salem , North Carolina, jetzt einen Schritt vorangekommen. Sie entwickelten eine Hirnprothese für Laborratten, die die Funktion beeinträchtigter Areale im Gehirn ersetzt. Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler im  Magazin Journal of Neural Engineering veröffentlicht.

Eines Tages könnten Elektroden im Gehirn neuronale Ausfälle bei Menschen ausgleichen, zum Beispiel nach einem Schlaganfall oder wenn durch Parkinson oder Alzheimer Nervenzellen abgestorben sind. 

Für ihr Experiment brachten die Forscher den Ratten bei, dass sie zwei verschiedene Hebel nacheinander drücken müssen, um eine Belohnung zu erhalten. Als nächstes blockierten die Forscher eine Schnittstelle im Gehirn der Ratten, an der Erinnerungen aus dem Kurzzeit-Gedächtnis in das Langzeit-Gedächtnis wandern, mit Medikamenten. Im Belohnungsexperiment hatten die Ratten jetzt Schwierigkeiten, denn sie konnten sich nur noch fünf bis zehn Sekunden merken, welchen Hebel sie zuerst gedrückt hatten.

Nun implantierten die Hirnforscher den Versuchstieren die 32 Elektroden genau an die Stelle im Hippocampus, die den Lernprozess steuert. Während die Ratten das Gelernte umsetzten, beobachteten die Neurowissenschaftler, welche Signale dabei im Gehirn ausgetauscht werden. "Die erste große Herausforderung war, überhaupt sichtbar zu machen, welche Signale von wo wohin gesendet werden", sagt Berger, denn die Prothese muss die natürliche Funktionsweise perfekt nachahmen können. Ein externer Prozessor zeichnete die aus dem Gehirn kommenden Signale auf, die die richtige Ausführung der Aufgabe codierten.

Passend zu dem Signalprofil der Hirnaktivität entwickelte das Team einen Algorithmus, der dieses Muster, den "memory code", imitiert. In einem zweiten Schritt blockierten sie erneut den Übertragungsweg zwischen Kurz- und Langzeit-Gedächtnis durch ein Medikament – und sendeten den "memory code" nun über den Prozessor an den Hippocampus. Und siehe da: Die Ratten erinnerten sich wieder und drückten die Hebel in richtiger Reihenfolge.

Und die Forscher gingen noch einen Schritt weiter: Sie implantierten die Elektroden in das Gehirn gesunder Ratten, die nicht unter dem Einfluss von Medikamenten standen. Wenn sie jetzt das elektronische Signalprofil sendeten, verstärkte sich der Lerneffekt: Die Tiere machten seltener Fehler und erinnerten sich nach längeren Zeiträumen noch, welchen Hebel sie zuerst gedrückt hatten.

Bis Menschen so eine Prothese eingepflanzt werden könnte, müssen nicht nur ethische Fragen geklärt, sondern auch technische Hürden genommen werden. "Wir arbeiten an einem Mikrochip, auf dem alles vorhanden ist – die Elektroden und der Prozessor. Das alles in einer Hülle, die die Technik vor Temperatureinflüssen abschirmt. Das Ganze so klein, dass man es unter die Haut implantieren kann und es damit nicht sichtbar wäre", schwärmt Berger.

Allerdings könnte ein Fremdkörper – wie die im Tierversuch eingesetzten Elektroden – von der Immunabwehr angegriffen werden. Theodore Berger beobachtete in seinen Experimenten nur eine sehr geringe Immunantwort auf die Prothese. "Wir können die Signale trotzdem messen. Solange das der Fall ist, sehen wir da kein Problem", sagt er. Man arbeite mit anderen Gruppen zusammen, die sich mit diesem Aspekt befassen.