Lamme rejser sig fra kørestolen, kunstige arme bevæger sig naturtro, og smerter er en saga blot.

Det er nogle af de scenarier, som forskere verden over drømmer om at være med til at udvikle. Men eftersom kroppen - og især hjernen - vel nok er verdens mest avancerede stykke elektronik, er der lang vej igen.

Den altoverskyggende udfordring er at vinde kontrol over kroppens nervesystem, og på den måde skabe et biologisk interface, der kan skabe et kunstigt bindeled mellem den raske del af nervesystemet og den del, der kan være skadet pga. en blodprop, en rygmarvsskade eller et uheld.

På Aalborg Universitet arbejder forskerne primært med det perifere nervesystem, dvs. følelser og bevægelighed i arme og ben, som skal genoprettes med elektroder.

Winnie Jensen, lektor på Institut for Sundhedsvidenskab og Teknologi forklarer, at jo længere ud i leddene man går, jo færre nerver er der at forstå.

»Meget af vores arbejde går ud på at lytte til velfungerende nerver for at lære mere om at bruge information fra kroppens elektriske signaler til at styre proteser,« siger Winnie Jensen, som de seneste 11 år har lyttet til kroppens nervesignaler ved brug af elektroder i og uden på kroppen.

Derfor kender hun også en del til de biologiske udfordringer, der opstår, når man har elektronikken indvortes.

»Den helt store udfordring er biokompatibiliteten. Uanset hvor effektiv elektronik vi laver, skal de fungere med kroppen uden at ødelægge væv eller celler. Desuden må de ikke blive angrebet af kroppens immunforsvar, og så skal de være mekanisk stabile,« siger hun.

Winnie Jensen designer fortrinsvis elektroderne i f.eks. ikke-ledende materialer som silicone, polyamid og platin, men de bliver produceret i Tyskland.

Blandt hendes forskningsområder er arbejdet med neurale proteser, som går ud på at genoprette kommunikationen mellem hjernen og f.eks. en hånd eller et ben, der er lammet eller erstattet af en protese.

»Mit arbejde består halvt af elektronik, halvt af anatomi og fysiologi. Jeg skal vide, hvordan jeg får de bedste elektriske signaler ud af kroppen, jeg skal vide, hvordan man minimerer støj, og så skal jeg kunne tolke signalerne,« siger hun.

Neurale proteser kan i princippet fungere på to måder: Man kan med systemet optage den elektriske aktivitet fra nervesystemet og dekode signalerne. Dernæst kan man bruge dem til at levere strøm til nervesystemet og dermed aktivere en funktion eller bevægelse.

Elektroder til aflæsning og stimulering af nervebaner har været i brug i mere end 30 år, men der er stadigvæk langt igen, før alle nervernes impulser kan erstattes elektronisk.

Selve elektroden bliver dog stadig mere avanceret, og efter at have benyttet manchetelektroder i mange år, også i mennesker, er det nu intrafascikulære elektroder, der er det helt store. Manchetelektroder bliver monteret rundt om hele nerven og måler derfor på den samlede mængde impulser, mens intrafascikulære elektroder bliver implanteret på tværs af nerven og derfor kan måle på de individuelle baner inde i nerven for større præcision.

Og selv om dette er smart, bringer det blot nye problemstillinger med sig. For den øgede selektivitet i nerven betyder også flere ledninger til at opsnappe signalerne, så det bliver hurtigt et ordentligt kabelbundt, der stikker ud fra elektroden.

»Der er ikke så meget plads til ledningerne, og det er svært at få informationer ud af og ind i kroppen. Der har vi en stor udfordring i øjeblikket,« siger Winnie Jensen.

I første omgang arbejder hun i de første spæde dyreforsøg på bare at få en enkelt elektrode til at virke ordentligt og udsende brugbare signaler.

Igen er kroppen ikke videre samarbejdsvillig, da nerverne bliver overdøvet af andre organer, der sender elektriske signaler rundt i kroppen. Her er hjertet det helt store hotspot, som sender og modtager så kraftige signaler, at det er forstyrrende for aflytningen i resten af kroppen, med mindre der bliver lavet en ordentlig afskærmning. Desuden skal der tages højde for de forskellige frekvenser, organerne sender med, når signalerne skal optages og behandles.

Forskerne på Aalborg Universitet bruger derfor en række wavelets, som gør, at elektroderne kun modtager og afsender signaler i et bestemt frekvensområde og går igennem den rette matematiske beregning. Elektroden selv optager bare alt og skelner ikke mellem noget som helst.

Hvor nerverne typisk sender i 1-4 KHz frekvensområdet, ligger hjertet på 0-100 Hz.

Derudover ligger muskelsignalerne i området under 0-1.000 Hz og lysnettet omkring 50 Hz, så det gælder om at få skilt tingene ad for at fange de rigtige signaler.

»At fjerne støj er noget, enhver elektronikingeniør arbejder meget med, og det gør vi også. Hjertet er den største elektriske generator, og uanset hvor vi sætter elektroden, kan den blive overdøvet af hjertet, hvis ikke vi bruger specifikke optageteknikker og signalprocesseringsmetoder,« siger Winnie Jensen.

Blandt fremtidens udfordringer bliver endvidere arbejdet med at vedligeholde og opdatere de implanterede elektroder i kroppen, så de kan holde et helt liv.

»Jeg regner med at få mine systemer op at stå inden for fem år. Der er meget papirarbejde, når man laver forsøg, men der er også bare lang vej til at kunne forstå nervesystemet til bunds,« siger Winnie Jensen.