Intelligenter Herzschrittmacher

Einatmen, ausatmen, wieder einatmen, ausatmen: Diese rhythmischen Muskelbewegungen laufen ganz ohne unseren Willen ab. Dafür verantwortlich ist ein sogenannter Mustergenerator in unserem Nervensystem, der selbständig und regelmässig Signale an die beteiligten Muskeln sendet – bei der Atmung etwa an das Zwerchfell und an Teile der Rippenmuskulatur. Dabei reagiert der Generator schnell auf erhöhte körperliche Aktivität und lässt uns schneller atmen, etwa wenn wir die Treppe statt den Lift nehmen.
Diesen Atmungstaktgeber baut die Neuroinformatikerin Elisa Donati als sogenanntes neuromorphes Computersystem nach, das unserem Nervensystem ähnelt: Ähnlich wie das biologische Vorbild misst der Computer etwa ständig den Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt im Blut. Diese Informationen nutzt Donati, um den Takt für einen neuartigen, intelligenten Herzschrittmacher zu modellieren. «Indem das Computersystem sich an der Atmung orientiert, kann es den Rhythmus des Schrittmachers viel flexibler an physische Belastungen anpassen als bisherige Geräte.»
Die Forscherin ist in Pisa aufgewachsen und hat dort zuerst biomedizinische Ingenieurswissenschaften studiert. Später doktorierte sie in Bionik und Robotik, wo sie sich der Erforschung von Technologien widmete, die Lebewesen zum Vorbild haben. Während ihres Doktorats machte sie bereits eine Stage an der Universität Zürich und kam dabei in Berührung mit der Neuroinformatik und den Ingenieurswissenschaften. Donati war sofort begeistert: «Die Forschung an der UZH ist einzigartig und bietet völlig neue Perspektiven auf bisherige Probleme.»
Der kurze Einblick war Grund genug für Elisa Donati, sich nach dem PhD bei der EU für einen Grant zu bewerben, um an der UZH zu forschen. Seit Februar 2017 ist sie nun am Institut für Neuroinformatik tätig, und sie wird bestimmt noch für ein weiteres Jahr bleiben. Der Platz Zürich gefällt ihr nämlich sehr. Dazu zähle neben der spannenden Forschung auch die schöne Stadt, sagt Elisa Donati lächelnd. (fsc)