Hirnforscher verlassen sich seit Jahrzehnten auf sogenannte Mikroelektrodenarrays, aber die Technologie hinter diesen Werkzeugen ist zunehmend veraltet. Precision Neuroscience baut eine moderne Alternative, die nicht nur um eine Größenordnung besser, sondern auch weitaus weniger invasiv einzusetzen ist. Mit a neu eingesammelte 41 Millionen Dollar in der Bank sind sie bereit für den komplexen Weg zum Markt.
Um zu verstehen, was im Gehirn vor sich geht, reicht manchmal ein EEG oder MRT von außen einfach nicht aus – man muss wirklich da rein. Für diesen Zweck werden seit langem implantierte Elektroden verwendet, und Anordnungen von ihnen in Formation werden verwendet, um Informationen von mehreren Punkten innerhalb des Kortex gleichzeitig zu sammeln.
Aber während ein Elektrodenarray von ein paar Dutzend Stärken in einem Forschungsumfeld von unschätzbarem Wert ist, reicht es einfach nicht für so etwas wie eine funktionale Gehirn-Computer-Schnittstelle. Die Informationsdichte ist zu gering, als dass der Patient beispielsweise eine Prothese steuern oder einen Cursor auf dem Bildschirm bewegen könnte. Und Sie können nicht einfach mehr Elektroden hinzufügen: Da jede einzelne das Gehirngewebe durchbohrt und zwangsläufig einen kleinen Schaden verursacht, wird der Wechsel von einem Array mit 100 zu einem Array mit 1.000 den zehnfachen Schaden verursachen.
Precision Neuroscience zielt darauf ab, diese beiden Probleme mit einer großen Innovation zu lösen: einem ultradünnen Elektrodenarray, das das Gehirn überhaupt nicht durchbohren muss und dennoch hundertmal mehr Daten sammeln kann als herkömmliche Arrays.
Es ist sozusagen die Idee von Dr. Ben Rapoport, einem Neurochirurgen von Beruf, der jahrzehntelang an der Idee gearbeitet und das Unternehmen 2021 mitgegründet hat. (Er war zuvor im Gründungsteam von Neuralink, dessen später .)
„Dies war sein Lebenswerk“, sagte Michael Mager, CEO von Precision. „Seine Ansicht war schon immer, dass selbst für grundlegende Funktionen eine hohe Elektrodendichte erforderlich ist und dass die Technologie minimalinvasiv einsetzbar sein muss, ohne das Gehirn zu schädigen. Unsere Hoffnung ist es, auf Zehntausende von Elektroden zu skalieren – und Sie können nicht einfach immer mehr Gewebe durchdringen.“
Das von ihnen entwickelte Array heißt Layer 7, ein Hinweis darauf, dass der Kortex selbst sechs Schichten hat, auf denen die Schnittstelle sitzt. Ein einzelnes Layer-7-Array ist etwas größer als ein Daumennagel, aber es hat 1.024 Mikroelektroden darauf, was eine Hundertmal höhere Dichte erzeugt als das, was heute allgemein verwendet wird. Und sie sind so konzipiert, dass sie selbst in Arrays verwendet werden können, die sich im Wesentlichen über eine Region des Gehirns verteilen. Jedes Array würde ein schnelles, genaues Bild der Aktivität der von ihm abgedeckten kortikalen Regionen liefern.
Diese Fähigkeiten und Spezifikationen sind beeindruckend, aber es ist vielleicht noch wichtiger, dass die Schnittstelle ohne Kraniotomie – Operation am offenen Gehirn – implantiert werden kann. Stattdessen kann die superdünne filmbasierte Schicht 7 durch einen kleinen Einschnitt in den Schädel eingeführt werden – immer noch eine Gehirnoperation, um sicher zu sein, aber eine viel weniger invasive Technik, die möglicherweise nicht einmal eine Vollnarkose erfordert. Es würde an eine externe Steuereinheit angeschlossen, aber die Abmessungen und Spezifikationen dieses Geräts würden in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren variieren.
Zwei coole Mitarbeiter von Precision Neuroscience. Sie können das Implantat auf dem Objektträger sehen.
Es ist wichtig, das Risiko und die Komplikationen einer größeren Operation zu vermeiden, da die Bevölkerungsgruppen, die am meisten von einer Technologie wie dieser profitieren, Menschen mit bestehenden neuralen Problemen sind.
„Allein in den USA gibt es zig Millionen Menschen, die an Schlaganfall, TBI, leiden [traumatic brain injury]degenerative Erkrankungen … aber für diese Patienten gibt es derzeit wirklich keine medizinischen Lösungen, die wir über die Physiotherapie hinaus anbieten können“, sagte Mager.
„Es gibt zwei breite Anwendungsfälle“, erklärte Chief Product Officer Craig Mermel. Die Stimulation des Gehirns und eine Zwei-Wege-Schnittstelle sind eine davon, sagte er, aber immer noch sehr experimentell. „Was wir tun, das von der Forschung unterstützt wird, ist mehr auf der Seite des ‚Aufzeichnens und Entschlüsselns‘, indem wir es verwenden, um Informationen von Menschen mit Epilepsie oder Schlaganfall zu lesen und Absichten in motorische oder sprachliche Ausgaben zu übersetzen.“
Diese Fähigkeit wurde jahrelang in anderen Kontexten untersucht und erfolgreich demonstriert, aber der Nachteil ist, dass die Implantate selbst „immer noch Forschungsqualität“ haben, sagte Mermel. „Niemand hat dies in ein klinisches Bewertungssystem aufgenommen, von dem Patienten potenziell profitieren könnten. Dass diese [i.e. Layer 7] das Gehirn nicht schädigt, wird ein unglaublich wichtiger Aspekt unseres Systems sein. Jedes Gerät hat eine Lebensdauer, und Sie müssen es ersetzen; Die Tatsache, dass unsere Schnittstelle reversibel ist und das Gehirn intakt bleiben kann, verringert das Risiko für den Patienten.“
Inzwischen werden sich die meisten Leser fragen, wie dies im Vergleich zu Neuralink, dem von Elon Musk finanzierten Unternehmen für Gehirn-Computer-Schnittstellen, abschneidet. Ein wichtiger Unterschied besteht darin, dass der Ansatz von Neuralink immer noch eine Kraniotomie und gehirnpiercing-Elektroden beinhaltet – allerdings feiner und empfindlicher als die derzeit verwendeten und über einen Roboter implantiert. Aber Precision Neuroscience betrachtet das Unternehmen eher als Kollegen denn als Konkurrenten.
„Ehrlich gesagt sagen wir intern, dass es sich um unterschiedliche Ansätze handelt, die für unterschiedliche Situationen optimal sind“, sagte Mager. „Dies wird kein Gewinner-Take-All-Markt. Es gibt Platz für mehr als ein Unternehmen.“
Eine der größten Herausforderungen beim Bau eines Medizinprodukts jeglicher Art, ganz zu schweigen von einem Gehirnimplantat, ist die enorme Aufgabe, sowohl die Anwendungsmöglichkeiten als auch die Sicherheit nachzuweisen, bevor es auf den Markt kommt. Und Sie können das Gadget nicht einfach bauen – es muss verteilt, unterstützt, dokumentiert usw. werden.
„Es ist nicht nur das Array, sondern auch die Software – die Raffinesse des maschinellen Lernens ist ein Muss, um wirklich leistungsstarke BCI voranzutreiben. Es ist ein Full-Stack-Produkt, für dessen Entwicklung ein interdisziplinäres Team erforderlich ist“, sagte Mager. „Und dann Sie müssen es durch das Zulassungsverfahren der FDA führen.“
Auf dieser Seite verfolgt das Unternehmen einen zweigleisigen Ansatz. Sie konzentrieren sich zunächst auf den Kurzzeit- und Notfalleinsatz, beispielsweise während eines Krankenhausaufenthalts – wenn das Verständnis dessen, was im Gehirn vor sich geht, eine lebensrettende Technik sein könnte. Sie hoffen, ihren 510K-Antrag in diesem Sinne innerhalb eines Jahres bei der FDA einzureichen und bereit zu sein, wenn die Behörde grünes Licht gibt. Längerfristig beweist der Plan die Sicherheit der semipermanenten Implantation: die Art, bei der jemand das Implantat den ganzen Tag über ein Jahr lang von zu Hause oder auf Reisen verwenden könnte. Das ist ein anderes Risikoprofil und ein strengeres Genehmigungsverfahren.
Stephanie Rider von Precision untersucht das Schicht-7-Implantat.
Solche relativ langen Zeithorizonte sind in der Medizin üblich, aber weniger bei Venture-Backed-Startups. Warum VCs fragen, wenn so viele an Unternehmen interessiert sind, die schneller und einfacher zu skalieren sind, wie Software und Dienstleistungen?
„Es war ein großer Fehler, wir hätten ein Softwareunternehmen gründen sollen. Ich rede die ganze Zeit mit Craig darüber!“ scherzte Mager. „Aber trotz der Herausforderungen und der Zeit gibt es eine nicht unbedeutende Gruppe von VC-Firmen, die begeistert davon sind, in Unternehmen zu investieren, die einen großen Einfluss auf die menschliche Gesundheit haben und auch ein großes Unternehmen aufbauen wollen – nicht in 2-3 Jahre, sondern 10 Jahre.“
Hier lobte Mager Musk dafür, dass er dazu beigetragen hat, die Idee bekannt zu machen, dass Risikokapital große, langfristige Bemühungen wie SpaceX und Tesla unterstützen kann, nicht nur schnell skalierende Softwareunternehmen, die in ein oder zwei Jahren verkaufen. Eine Raketenfirma mag vor 10 oder 15 Jahren nicht wie ein wahrscheinliches Unterfangen ausgesehen haben, um durch Risikokapital unterstützt zu werden, sagte er, aber jetzt stellt es niemand mehr in Frage. Das Gleiche könnte sich für neuronale Schnittstellen erweisen – „und wir könnten in der Zwischenzeit ein sinnvolles klinisches Gut schaffen.“
Die B-Runde in Höhe von 41 Millionen US-Dollar wird Precision in die Lage versetzen, weiter auf seine FDA-Zulassung hinzuarbeiten und den Layer-7-Stack weiterzuentwickeln und zu unterstützen, von der Hardware über Schulungen bis hin zum Kundendienst. Die Runde wurde von Forepont Capital Partners angeführt. Mubadala Capital, Draper Associates, Alumni Ventures, re.Mind Capital, Steadview Capital und B Capital Group.