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Wissenschaft

Diese Technik geht unter die Haut

Ausgabe 10, 2018

Mit kybernetischen Gliedmaßen sind sie stark: Robocop und Darth Vader aus der Welt des Films werden als Erstes genannt, wenn von Cyborgs die Rede ist. Cyborgs sind Menschen, deren Körper durch künstliche Bauteile ergänzt wurden. Man verwechsle sie nicht mit Androiden. Das sind Roboter, die einem Menschen nur täuschend ähnlich sehen und menschenähnlich handeln. Cyborgs sind jedoch nicht länger ein Zukunftsthema, sondern näher, als man denkt.

Technik unter der Haut erweitert den Menschen. Herzschrittmacher helfen dem Herzmuskel bei der Kontraktion. Cochlea-Implantate stellen die Hörfähigkeit wieder her, wenn die Hörschnecke im Innnenohr, lateinisch Cochlea, beschädigt ist. Cochlea-Träger können ihr Implantat abschalten und auf diese Weise für Ruhe sorgen. Oder sie schicken sich ein Audiosignal direkt ins Implantat, das Smartphone übernimmt die Regie. Diabetiker tragen Sensoren zur Messung des Zuckerspiegels in der Unterhaut. Technikerweiterungen des Körpers, die mit dem Handy gesteuert werden, sind der nächste Schritt einer längeren Entwicklung: Nachdem Sportarmbänder und Wearables viele Körperdaten wie Herzfrequenz, zurückgelegte Schritte und anderes erfassen, wandern jetzt die Sensoren direkt in den Körper, man spricht von Biohacking. Eines der spektakulärsten Implantate ließ sich Tim Cannon vor einigen Jahren in den Arm einsetzen. Der amerikanische Hacker ist ein Mitgründer von Grindhouse Wetware, einem Zusammenschluss von Bio-Programmierern, die von der Verschmelzung von Mensch und Technik sprechen. Das Circadia genannte Bio-Sensorimplantat hatte die Größe einer Kreditkarte, war einige Millimeter dick und mit Silikon verkapselt. Es wurde in den Arm von Cannon eingesetzt. Unter der Haut maß das Gerät die Körpertemperatur und andere Daten, diese wurden gesammelt und mit einer Bluetooth-Verbindung abgerufen. Mit drei grünen LEDs konnte das Implantat Signale durch die Haut weitergeben. Der Akku wurde induktiv geladen, wie ein Smartphone.

Probleme mit dem Akku. Das Experiment wurde nach einigen Monaten beendet, es gab Probleme mit dem Akku, und Cannon hatte Angst, dass dessen Chemikalien in den Körper austreten könnten. Doch nun wird ein Circadia 2.0 entwickelt: Das neue Gadget soll etliche Biometriedaten erfassen, darunter Herzfrequenz, Blutdruck, Blutzucker und anderes. Es soll kleiner und sicherer sein, sich als Stressmesser eignen und einen Hinweis geben, wenn der Träger dringend Erholungszeit benötigt. Deutlich weiter geht die Idee, dass Implantate den Menschen quasi mit neuen Sinnen ausstatten. Der Hersteller Cyborg Nest will nicht Wahrnehmbares erfahrbar machen. Ein erstes Tool ist North Sense, das vibriert, sobald man in Richtung des magnetischen Nordpols zeigt. Der Gewinn wird von Unternehmensgründer Liviu Babitz ein wenig mystisch formuliert, dass sich das Gehirn daran gewöhne, das Magnetfeld der Erde bewusst wahrzunehmen. North Sense lässt sich mit einer App verknüpfen, sie erlaubt das Einstellen der Vibrationsstärke und -dauer. Derzeit ist das Gerät ausverkauft, es kostete zuletzt 425 Dollar. Ähnlich arbeiten Magnet-Implantate. Sie sitzen meist in einem Finger und reagieren auf magnetische Felder. Man kann damit Magnetfelder wahrnehmen, und angeblich stellt sich nach einigen Wochen des Tragens der Effekt ein, dass die Vibration im Finger wie ein sechster Sinn arbeitet. Auch die Ausrichtung des Magnetfelds lässt sich fühlen. Die Implantate mit Neodym-Eisen-Borg-Legierung sind in der Regel nur zwei Millimeter dick und enthalten eine Schutzschicht aus Silikon oder Titan-Nitrit, sodass sie nicht mit dem Körper verwachsen. Vor einer MRT-Untersuchung müssen sie entfernt werden, weil Magnete überaus heftig auf die elektromagnetischen Felder reagieren, die im Tomografen entstehen.

Größe eines Reiskorns. Diese Probleme hat man mit den wohl gebräuchlichsten Implantaten nicht: RFID und NFC-Etiketten, die in einer reiskorngroßen Glaskapsel unter die obersten Hautschichten verpflanzt werden. Die ältere RFID-Technik („Radio Frequency Identification“) ist ein Sender-Empfänger-System zur automatischen und berührungslosen Datenübertragung. Ein Transponder befindet sich am oder im Gegenstand oder Lebewesen und kann die Größe eines Reiskorns haben oder flach ausgedruckt sein, wie etwa im Personalausweis. Das Lesegerät erzeugt ein magnetisches Wechselfeld mit geringer Reichweite und übernimmt damit die Energieversorgung des Transponders. RFID wird zur Kennzeichnung von Nutzvieh und Haustieren verwendet, im Straßenverkehr für Mautsysteme, für Zutrittskontrollen, Tankkarten und vieles mehr. NFC („Near Field Communication“) steht für Nahfeldkommunikation, für den kontaktlosen Austausch von Daten mit elektromagnetischer Induktion über kurze Strecken. Die Technik kommt zum Einsatz im bargeldlosen Zahlungsverkehr, bei Eintritts- und Fahrkarten, zur Entriegelung von Autotüren und zur Koppelung von Geräten, etwa Lautsprechern oder Kopfhörern. Bis 2020 sollen alle Kassenterminals in Europa NFC unterstützen. NFC ist ein Sonderfall von RFID und funktioniert ebenfalls mit einem magnetischen Wechselfeld, das den Kontakt zu einem passiven Transponder aufnimmt. Nur hat NFC neben der Aktiv-Passiv-Kommunikation einen sehr sicheren zweiten Aktiv-Aktiv-Modus, etwa für das Bezahlen mit dem Smartphone an der Supermarkt-Kasse. NFC arbeitet immer auf einer Frequenz von 13,56 Megahertz, und die Reichweite liegt bei weniger als zehn Zentimeter. RFID funkt auf verschiedenen Frequenzbereichen im UHF- und Mikrowellenbereich. Die Reichweite beträgt bis zu sechs Meter. Selbst bei der Identifizierung von Tieren gibt es unterschiedliche Frequenzbereiche: Den Chip eines Zootiers kann man nicht mit dem Lesegerät für Haustiere erfassen.

Kontaktlose Bankkarten. Einfache Implantate wie die für Tiere enthalten keinen beschreibbaren Speicher, sondern nur eine unveränderbare Identifikationsnummer. Jenseits unterschiedlicher Frequenzen gibt es zudem diverse Chipsätze, die nicht miteinander kompatibel sind. Von der Idee, dass man mit einem einzigen Implantat und der passenden Programmierung die Schlüssel für Auto, Büro und Fitnessstudio ersetzt sowie die Kantinenkarte zur Bezahlung des Mittagessens, verabschiede man sich sofort. Die kontaktlosen Bankkarten sind noch stärker abgesichert, sie nutzen asymmetrische Verschlüsselung sowie Tokens und lassen sich definitiv nicht auf einen Chip für den menschlichen Körper kopieren. Wer sich ungeachtet der beschränkten Funktionalität ein Implantat einsetzen lassen will, erhält dieses im Internet mitsamt Injektionsvorrichtung zu Preisen zwischen 60 und 100 Euro. Das Einsetzen des Implantats wird kein Arzt übernehmen, man muss also einen Piercer bemühen, der die Glaskapsel mit einer Kanüle einbringt. Auf eine medizinische Betäubung der Einstichstelle muss man ebenfalls verzichten. Mit dem Implantat im Körper kann man nicht geortet werden, wie viele Menschen und insbesondere Haustierbesitzer glauben. Es gibt keine GPSFunktion und keine Batterie, weil der Chip passiv arbeitet und induktiv nur für die Dauer einer Datenübertragung aktiviert wird. Auf dem Chip befinden sich nach dem Einsetzen auch keine Daten. Je nach Modell hat man einen kleinen Speicher von wenigen Byte oder Kilobyte, der selbst beschrieben werden kann. Was kann man damit machen? Das Öffnen von Autotüren oder das Bezahlen im Supermarkt funktioniert nicht. Wenn der Arbeitgeber es zulässt, kann man vielleicht sein Implantat für das Schließsystem im Büro nutzen. Wer daheim ein elektronisches NFC-Türschloss mit dem Implantat steuern will, prüfe vorab die Kompatibilität. Weitere Anwendungen bestehen zum Beispiel darin, im beschreibbaren Speicherbereich des Chips seine elektronische Visitenkarte abzulegen. Will man sie jemanden übergeben, reicht das Handauflegen auf sein Smartphone. Ebenso einfach kann man zum Beispiel ein WLAN-Kennwort an Dritte überreichen. Man beachte allerdings, dass die meisten dieser Spielereien nur mit einem Android-Smartphone funktionieren. In der Google-Welt stehen Dutzende von Apps zur Verfügung, mit denen man unzählige NFC-Experimente starten kann, auch mit externen NFC-Chips, die nicht implantiert werden. Man kann mit NFC bestimmte Trigger auslösen, zum Beispiel WLAN oder Bluetooth einschalten oder beim Nachhausekommen die Feierabendbeleuchtung mitsamt Lieblingsmusik aktivieren. Derzeit hält sich also der Nutzwert Smartphone-gesteuerter Implantate in engen Grenzen. Von einer sinnvollen Erweiterung des Körpers sollte man noch nicht sprechen, und erst recht sind die „Maschinengötter“ der Science- Fiction-Literatur weit entfernt. Diese wollen ihren Körper optimieren, Schnittstellen zwischen Gehirn und Computer bauen und auf diese Weise unsterblich werden. Erst medizinische Anwendungen dürften den Durchbruch der Cyborg-Idee bringen. Google und Novartis arbeiten an Kontaktlinsen zur Blutzuckerspiegel-Messung. Gehirnimplantate warnen Epilepsie-Patienten rechtzeitig vor einem Anfall. Auch bei der Erkennung von Krankheiten sind die Möglichkeiten künftiger Technik kaum absehbar. Der amerikanische Autor Raymond Kurzweil, der seit 2012 in den Diensten von Google steht, prognostiziert gar Nano-Roboter in der Blutbahn, programmierbare Gene gegen Krankheiten und Software-Kopien für das menschliche Gehirn. Manchem reicht es bereits, dass der Mensch immer stärker mit seinem Smartphone verwachsen ist. Technik in den Körper zu implantieren könnte dann schon wieder anachronistisch sein.

Michael Spehr