Im Prinzip ist die Wanderung eines Impulses entlang einer Nervenfaser – das, was in unserem Körper einen Sinneseindruck ans Gehirn und einen Bewegungsbefehl an einen Muskel vermittelt – ein elektrischer Vorgang. Was eine bewegliche Handprothese antreibt, sind kleine Elektromotoren, und die erhalten ihre Bewegungsbefehle auch auf elektrischem Wege. Also braucht man nur einen kleinen Adapterstecker, der den Nerv mit dem Steuerungsdraht für die Prothese verbindet, und schon kann der arme Mensch, der seine Hand verloren hat, mit der Kraft der Gedanken die künstliche Hand so bewegen wie früher die echte. Oder?

So einfach funktioniert das natürlich nicht. Das Gehirn und die Prothese sprechen verschiedene "Sprachen". Aber das ist das kleinere Problem: Ein zwischengeschalteter Computer könnte ohne prinzipielle Schwierigkeiten Nervenimpulse in Steuerungsimpulse für den Prothesenmotor umsetzen. Die echte Herausforderung liegt in der schlichten Verbindung: Nerv und Draht müssen in so engen Kontakt gebracht werden, dass sie überhaupt elektrisch aufeinander einwirken können. Und da schreitet unser Immunsystem ein. Es erkennt jeden metallischen Draht als Fremdkörper und reagiert mit einer lokalen Entzündung; in deren Folge entsteht Narbengewebe, das den gerade erst hergestellten Kontakt bald wieder unterbindet.

Die Wissenschaftler D. Kacy Cullen und Douglas H. Smith von der University of Pennsylvania sind einer Lösung dieses Problems mit raffinierten technischen Methoden ein großes Stück nähergekommen (Spektrum der Wissenschaft, April 2013). Sie entdeckten, dass eine Variante eines schon lange bekanntes organischen Polymers namens Polyanilin nicht nur vom Immunsystem toleriert wird, sondern auch den elektrischen Strom leitet. Allerdings kann man einen Polymerfaden nicht einfach mit einer Nervenfaser verknoten. Die Forscher mussten vielmehr den Nervenstumpf des amputierten Patienten dazu veranlassen, wieder zu wachsen und dabei von sich aus in Kontakt zum Polymerfaden zu treten.

Zum Wachsen braucht der Nerv einen sehr spezifischen Anreiz. Im Embryo kommt der zum Beispiel von einem Muskel, der durch bestimmte chemische Stoffe gewissermaßen signalisiert, dass er innerviert werden möchte. Der Anreiz kann jedoch auch von einem Stück Nervenfaser ausgehen. So kann ein durchtrennter Nerv seine Funktion wiedererlangen: Noch während das abgeschnittene Faserstück sich allmählich auflöst, weist es dem Teil, der noch mit dem Zellkern verbunden ist, den Weg, das daraufhin wächst und am Ende den Platz des Nervenendes einnimmt.

Diesen natürlichen Prozess machten sich die amerikanischen Wissenschaftler zu Nutze. Sie entwickelten ein Verfahren, durch dosierten mechanischen Zug beliebig kurze Nervenfasern, die sie aus Zellen des Patienten kultiviert hatten, in die Länge wachsen zu lassen ("stretch-grow"). Die so gezüchteten Fäden legten sie als Wegweiser („Leitfäden“ im Wortsinn) vom Nervenstumpf zum Polymerfaden – und siehe da: Der noch lebende Teil des abgetrennten Nervs nahm das Signal auf und verband sich mit dem elektrischen Anschluss.

Bis der Mensch, der durch einen Unfall seine Hand verloren hat, in den Laden gehen und sich eine künstliche anpassen lassen kann, sind noch sehr viele technische Hindernisse zu überwinden. Aber die Ergebnisse, die Cullen und Smith vermelden können, sind ermutigend.