Die EPFL hat am 23. Oktober 2026 LogSync vorgestellt, einen implantierbaren neuronalen Chip, der die Kommunikation zwischen Hirnregionen in Echtzeit verfolgt. Die neurotechnologische Arbeit, erschienen in einer Fachzeitschrift des IEEE, zielt auf eine Hirnstimulation, die auf psychiatrische Erkrankungen zugeschnitten ist. Getestet wurde sie bisher nur an bestehenden menschlichen Aufzeichnungen und an einer Ratte.
Verantwortlich ist das Team von Mahsa Shoaran, die das Labor für integrierte Neurotechnologien (INL) der EPFL leitet. Die Arbeit erscheint im IEEE Journal of Solid-State Circuits, einer Zeitschrift des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), und ist seit dem 9. September 2026 vorab online verfügbar. Eine klinische Anwendung ist nicht angekündigt.
Was der neuronale Chip LogSync leistet
LogSync ist ein System-on-Chip: Ein einziges Bauteil vereint Aufzeichnung, Berechnung und Steuerung. Es erfasst die Hirnaktivität über 32 Kanäle.
Der Chip gewinnt daraus Biomarker, also Messgrössen, die einen Zustand des Gehirns beschreiben. Sie betreffen die Stärke der Hirnwellen, der sogenannten Oszillationen. Sie betreffen auch die Synchronie zwischen den Signalen verschiedener Regionen.
Ein Algorithmus für maschinelles Lernen analysiert anschliessend diese Netzwerkmessungen. Er unterscheidet kognitive und emotionale Zustände. Erkennt er einen bestimmten Zustand, gibt er ein Signal aus, das eine Stimulation auslöst.
Laut dem wissenschaftlichen Artikel passt sich dieser Klassifikator während des Betriebs an, ohne Backpropagation, die übliche Trainingsmethode neuronaler Netze. Ein programmierbarer Controller koordiniert danach einen externen Stimulator.
Eine weitere Besonderheit: LogSync rechnet mit Logarithmen. Diese Wahl vereinfacht die komplexen Operationen bei der Analyse der Hirnnetzwerke und bei der Gewinnung der Biomarker. Die Fotos der EPFL zeigen Chips von rund 4 x 2 mm. Der Artikel nennt eine Fläche von 5,46 mm² in einem 65-Nanometer-Prozess.
Warum mehrere Hirnregionen verfolgt werden
Der Chip reagiert auf eine Grenze der Tiefen Hirnstimulation (THS). Bei dieser Technik werden über ein Implantat elektrische Impulse in bestimmte Bereiche des Gehirns gesendet.
Die THS wird bereits breit gegen Bewegungsstörungen wie die Parkinson-Krankheit eingesetzt. Forschende untersuchen zudem ihren Einsatz gegen schwere Depression, posttraumatische Belastungsstörung und Zwangsstörung.
Die meisten Systeme arbeiten jedoch «im offenen Regelkreis»: Die Stimulation folgt im Voraus festgelegten Einstellungen. Selbst adaptive Systeme mit geschlossenem Regelkreis lesen oft nur eine einzige Hirnregion aus.
Bei psychiatrischen Erkrankungen könnte die nützliche Information jedoch auf mehrere Regionen verteilt sein, die miteinander interagieren. «Unsere Arbeit stützt sich auf eine wachsende Zahl von Studien, die nahelegen, dass psychiatrische Erkrankungen eher auf Störungen der Kommunikation zwischen Hirnregionen zurückgehen als auf die Fehlfunktion einer einzelnen Region», erklärt Mahsa Shoaran. Es handelt sich um eine Forschungshypothese, nicht um eine gesicherte Tatsache.
Was an Menschen und Tieren getestet wurde
Der Chip wurde keinem Menschen implantiert. Die Forschenden haben ihn an menschlichen Hirnaufzeichnungen aus früheren psychiatrischen Experimenten evaluiert.
Laut dem Artikel stammen zwei Datensätze aus der intrakraniellen Elektroenzephalografie, gemessen mit Elektroden im Gehirn. Der erste erfasst das Engagement während einer mentalen Interferenzaufgabe. Der zweite erfasst eine Aufgabe zur Lösung emotionaler Konflikte. Eine öffentliche Datenbank mit Oberflächen-Elektroenzephalografie (EEG) ergänzt die Evaluation zu Emotionen.
Die Sensitivität misst den Anteil der Zielzustände, die der Algorithmus erkennt. Die Spezifität misst den Anteil der übrigen Momente, die er zu Recht ausschliesst. Die Ergebnisse sind weit von Perfektion entfernt:
| Datensatz | Sensitivität | Spezifität |
|---|---|---|
| Interferenzaufgabe (intrakranielle Aufzeichnungen) | 80,9 % | 74,2 % |
| Emotionale Konflikte (intrakranielle Aufzeichnungen) | 74,8 % | 73,1 % |
| Öffentliches EEG, emotionales Erregungsniveau | 70,5 % | 69,8 % |
| Öffentliches EEG, Valenz (positive oder negative Emotion) | 72,5 % | 66,3 % |
Anschliessend fanden Versuche an der Ratte statt, an der University of Minnesota. Das Implantat verfolgte dabei die laufenden Oszillationen und erzeugte Stimulationssignale in vordefinierten Phasen der Hirnaktivität.
Der Artikel präzisiert, dass diese In-vivo-Validierung an einer Ratte der Linie Long-Evans erfolgte. Sie sollte die Erfassungselektronik und den Stimulations-Controller überprüfen. Die Quellen berichten von keiner Messung einer therapeutischen Wirkung.
Ein energiesparender Chip
Die grösste technische Herausforderung war die in einem Implantat verfügbare, sehr begrenzte Energie. «Unser gesamtes System ist integriert konzipiert: Algorithmen und Hardware werden gemeinsam entwickelt, mit den Einschränkungen des Implantats im Blick», erklärt Mahsa Shoaran.
Ihr zufolge bleibt der Chip unter 200 Mikrowatt, ein Bruchteil dessen, was viele implantierbare neuronale Schnittstellensysteme benötigen. Der Artikel beziffert den Verbrauch auf 6,14 Mikrowatt pro Kanal und die Energie auf 0,197 Mikrojoule pro Klassifikation.
Gesichertes Ergebnis, Hypothese oder Perspektive
| Aussage | Status |
|---|---|
| Kognitive und emotionale Zustände anhand bestehender menschlicher Aufzeichnungen klassifizieren | Gesichert, ausserhalb des Körpers, mit vorab aufgezeichneten Daten |
| Oszillationen verfolgen und eine Stimulation in einer bestimmten Phase auslösen | Gesichert an einer Ratte |
| Verbrauch unter 200 Mikrowatt | Gesichert durch die Messungen des Teams |
| Psychiatrische Erkrankungen als Folge gestörter Kommunikation zwischen Regionen | Forschungshypothese |
| Adaptive THS gegen Bewegungsstörungen, nicht-invasive Stimulation, Schnittstellen mit fokussiertem Ultraschall | Von der EPFL genannte Perspektive |
| Implantation bei einer Patientin oder einem Patienten | Nicht angekündigt |
Ein Projekt aus Genf, finanziert auf beiden Seiten des Atlantiks
Das INL-Team arbeitet auf dem Genfer Campus der EPFL. Mahsa Shoaran gehört der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Technik sowie dem Institut Neuro-X an.
LogSync ist Teil eines Förderbeitrags von 6,6 Millionen Franken des US-amerikanischen National Institute of Mental Health (NIMH). Dieser zielt auf Implantate, die die oszillatorischen Netzwerke des Gehirns messen und steuern können, vor allem bei affektiven Störungen und Angststörungen.
Die Arbeit profitiert zudem von einem Starting Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC), finanziert durch das Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI).
Der Chip baut auf früheren Arbeiten des Labors auf. Eine Version mit 32 Kanälen und 196 Mikrowatt war 2025 in Kyoto am Symposium on VLSI Technology and Circuits vorgestellt worden, das integrierten Schaltungen mit sehr hohem Integrationsgrad (VLSI) gewidmet ist. Das Labor hat ausserdem an der Dekodierung vom Gehirn zum Text und an der Neuromodulation im geschlossenen Regelkreis gearbeitet.
Parallel dazu hat das Team RECTOR an der International Conference on Machine Learning (ICML) 2026 vorgestellt. Dieses Modell lernt direkt aus den Aufzeichnungen, ohne im Voraus definierte Biomarker. Laut seinen Autoren erreicht es den Stand der Technik bei der Emotionserkennung per EEG und ist robust gegenüber dem Fehlen einzelner Kanäle.
Die EPFL nennt schliesslich Infera Neuro, ein von Mahsa Shoaran mitgegründetes Spin-off, als einen der Wege in die Klinik. Auf 2clics wurden weitere Projekte der Hochschule vorgestellt, etwa FiberMotor für die Soft-Robotik oder die FIT-Stipendien an der EPFL der Fondation pour l'innovation et la technologie.
Was noch nicht bekannt ist
- Es ist weder ein Versuch mit dem implantierten Chip am Menschen angekündigt noch ein klinischer Zeitplan.
- Die Quellen präzisieren nicht, ob Infera Neuro LogSync selbst nutzen wird.
- Die Validierung am Tier betrifft eine einzige Ratte und technische Funktionen, keine Behandlung.
- Die Quellen sagen nichts über die Langzeitbeständigkeit des Implantats.
